基于乙烯共聚的高压抗冲共聚聚丙烯电缆绝缘材料机械和电气性能的协同优化

作     者：董新华 王伟 袁浩 李琦 何金良 

作者机构：新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 中石化(北京)化工研究院有限公司 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52237001  51921005) 

主　　题：抗冲共聚聚丙烯 高压电缆 机械性能 电气性能 电荷传输 

摘      要：聚丙烯（PP）因其优异的电、热性能而成为可回收聚合物介电材料研发的重点。抗冲共聚聚丙烯（IPC）具有较为优异的机械性能，是应用于高压PP电缆的理想绝缘材料。该文分析了不同乙烯含量IPC的微观结构、机械性能和电气性能，探讨了乙烯共聚含量对IPC内部组分相容性和电荷输运的影响机理。随着乙烯含量的增加，PP基体和橡胶相的相容性逐渐增强，其中IPC-2试样具有最高的断裂伸长率。同时，随着乙烯含量的增加，击穿场强和体积电阻率均呈现先上升后降低的变化趋势，其中IPC-2试样具有最佳的电气性能，是机械和电气性能最佳的绝缘材料。在拉伸应变为10%时，IPC-2试样仍然具有最佳的绝缘性能。乙烯共聚主要通过改善PP基体和橡胶相的相容性，并在PP基体中产生大量的晶区-无定形区界面，在提升抗冲性能的同时，引入大量深陷阱，降低载流子的迁移率，实现机械和电气性能的协同优化。该文可为高性能PP绝缘材料的开发提供参考。