无机纳米ZnO或蒙脱土颗粒掺杂对低密度聚乙烯介电性能的影响

于广¹，施云波¹，程羽佳²，张晓虹²

1. 哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室2. 哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室

摘 要：选择在低密度聚乙烯(LDPE)中掺杂无机纳米ZnO和蒙脱土(MMT)颗粒,探讨不同形态无机纳米颗粒对LDPE介电性能的影响。利用熔融共混法配合不同冷却方式制备不同结晶形态的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料。通过FTIR、偏光显微镜(PLM)、SEM、DSC和热刺激电流(TSC)对试样进行表征,并。研究了纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料的交流击穿特性,结果表明:掺杂适当质量分数并经表面修饰的无机纳米颗粒可有效的避免其团聚现象,提高纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料的结晶速率,使结晶结构更完善,同时无机纳米颗粒掺杂使LDPE的陷阱密度和深度均有所增加,载流子入陷在试样内部形成界面"局域态"。经油冷却方式制备的纳米ZnO/LDPE和MMT/LDPE复合材料击穿场强比空气自然冷却分别高13.6%和14.4%,当掺杂纳米粒子质量分数为3wt%时,复合材料击穿场强出现最大值,其中纳米ZnO/LDPE复合材料比MMT/LDPE复合材料的击穿场强值高0.68%;电导率试验结果表明:纳米ZnO/LDPE复合材料电导率比MMT/LDPE复合材料低。介电性能测试表明,在1～105 Hz的测试频率范围内,纳米ZnO/LDPE复合材料和MMT/LDPE复合材料介电常数降低,介质损耗角正切值有所提高。

关键词：纳米ZnO;纳米蒙脱土;低密度聚乙烯(LDPE);介电性能;