纳米SiO2分散性对SiO2/LDPE纳米复合材料直流介电性能的影响

SiO2/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的介电性能与纳米SiO2在LDPE基体中的分散性密切相关.为研究室温下拉伸处理对纳米SiO2颗粒在LDPE基体中分散性的作用机制,本文选取7 nm粒径的疏水型纳米SiO2与LDPE熔融共混制备SiO2/LDPE纳米复合材料.将制备好的纳米复合材料经过三次拉伸处理,利用SEM、DSC表征纳米粒子的分散性及复合材料的结晶度,利用热刺激电流法(TSC)测试分析复合材料的陷阱能级和陷阱密度.通过对纳米复合材料的空间电荷,电导电流,直流击穿强度进行实验测试,研究了拉伸对纳米粒子分散性的影响及其所导致的直流介电性能的改变.结果表明室温下拉伸有助于纳米粒子的分散,使纳米SiO2粒子的团聚尺寸从200 nm左右缩减到100 nm左右;但拉伸会破坏LDPE的结晶结构,劣化其性能;通过掺杂纳米SiO2引入深陷阱能级可以改善LDPE的直流介电性能.经过拉伸的SiO2/LDPE的空间电荷积累得到抑制,电导电流的机制发生改变.通过对电导电流的数据进行拟合处理,发现拉伸后的SiO2/LDPE的电导以离子跳跃电导为主,其跳跃距离减少到1.98 nm左右.SiO2/LDPE相比LDPE直流击穿强度提高约43％,室温拉伸处理后SiO2/LDPE击穿强度降低的主要原因是拉伸过程导致的LDPE基体结构缺陷.