纳米PTFE对低密度聚乙烯空间电荷特性与直流介电性能的影响

作     者：韩冰 郑昌佶 杨佳明 赵洪 HAN Bing;ZHENG Changji;YANG Jiaming;ZHAO Hong

作者机构：哈尔滨理工大学工程电介质及其应用技术教育部重点实验室哈尔滨150080 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第5期

页      面：2404-2416页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(U20A20307)。 

主　　题：PTFE 纳米复合材料 LDPE 空间电荷 电导电流 直流击穿 

摘      要：为研究驻极体材料纳米聚四氟乙烯(PTFE)对低密度聚乙烯(LDPE)空间电荷特性及直流介电性能的影响,选用纳米PTFE粉末与LDPE共混,制备得到不同填料质量分数(0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%)的纳米PTFE/LDPE复合材料。SEM图像表明,粒径为20 nm左右的PTFE粒子在LDPE基体中分散性良好,结晶尺寸减小。FTIR表明,掺杂纳米PTFE粒子不会改变LDPE原有的化学结构。DSC结果表明,纳米PTFE粒子作为异相成核剂促进了材料的异相成核,提高了复合材料的结晶度。利用电声脉冲法(PEA)测试了室温下纳米复合材料的空间电荷分布,并测试了纳米复合材料的电导电流特性及直流击穿特性,结果表明,较低掺杂含量的纳米复合材料能明显抑制材料内部的空间电荷积聚,并且提高了复合材料空间电荷注入的阈值场强和材料的耐电强度。热刺激电流(TSC)结果表明掺杂含量较少时,纳米复合材料的陷阱能级最深,并随着掺杂含量的增加,纳米复合材料的陷阱能级逐渐变浅,浅陷阱密度逐渐增大。最后利用Materials Studio软件仿真分析F原子对LDPE陷阱能级的影响,表明F原子较强的电负性是影响纳米PTFE/LDPE复合材料陷阱能级的重要因素。