交联聚乙烯(Cross-linked Polyethylene,XLPE)绝缘直流电缆作为构建直流电网的关键设备之一,为了确保系统运行的安全性和稳定性,工程应用上对其提出了更高的要求。交联聚乙烯绝缘直流电缆容易在高压直流电场下产生空间电荷累积等问题,从而导致电场畸变、绝缘老化以及击穿等等。因此,迫切需要研究具有良好抑制空间电荷效应以及较好电导特性的改性交联聚乙烯材料。国内外学者已经报道可以成功将具有极性基团的马来酸酐(MAH)接枝到XLPE上,制得了交联聚乙烯接枝马来酸酐材料(XLPE-g-MAH),但仍存在很多问题亟待解决。一方面XLPE-g-MAH的空间电荷抑制特性研究深度不够,随着不同温度下的空间电荷测量技术得到发展,为深入研究空间电荷抑制特性提供了机会;另一方面,在工业生产中将MAH接枝到聚乙烯大分子链上有一定难度,如果在电缆绝缘交联工艺中接枝,MAH在交联工艺温度下会有大量的热失重,释放的气体会形成绝缘中的微气孔,危害绝缘性能。本文针对XLPE接枝MAH在实际工程中存在的诸多问题,采用了一种新型接枝工艺,即紫外光辐照接枝技术,采用波长为365nm的紫外LED光源组成的辐射源,辐照熔融状态下的聚乙烯,使混入其中的光引发剂产生游离基,诱发MAH小分子向聚乙烯接枝,精确地控制辐照时间和剂量,获得零凝胶的接枝母料。通过稀释母料并进行交联反应,最终制得XLPE-g-MAH材料,并对材料进行相关理化性能及直流介电性能测试。材料接枝率的测定以及红外光谱图表明MAH已成功接枝到XLPE大分子链上;凝胶含量的测定结果表明采用紫外光接枝MAH的方法可以制备低凝胶甚至零凝胶材料;在不同温度下空间电荷抑制特性方面,XLPE-g-MAH抑制效果均优于普通XLPE材料,即使在80℃时仍不产生较大的电场畸变;TSC测试表明,光接枝MAH引入了能级较深的陷阱,并根据第一性原理计算得出电子能态密度来验证,结果表明XLPE-g-MAH材料的能带隙中存在两种电子束缚态,其陷阱能级分别为1.4e V和1.9e V。分析得出密集且均匀分布的深陷阱可以捕获材料中的电荷形成荷电点阵,产生的库伦力场可有效阻挡电荷向材料内部的注入。此外,XLPE-g-MAH材料具有较低的电导率,并且电导率对温度和电场的依赖性明显减小;光接枝改性后的材料具有更高的击穿场强,即使在高温条件下的击穿场强也高于XLPE。本文的研究对于紫外光辐照接枝改性技术的实际生产应用具有一定的参考价值。