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聚乙烯(PE)是一种在电气绝缘领域应用极为广泛的塑料,具有良好的电绝缘性能,但长期在高电场作用下容易产生电树枝导致绝缘老化。纳米复合材料由于纳米粒子独特的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应而具有特殊的性能。目前聚合物/层状硅酸盐(PLS)纳米复合材料由于众多优点而成为研究的热点,具有2:1型片层结构的蒙脱土是最常用的层状硅酸盐之一。对PE进行纳米改性有很好的科学研究价值及工程意义。本文采用熔融插层法制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/MMT)纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)对PE/MMT纳米复合材料进行了显微结构表征,结果表明,所制备的复合材料为纳米复合材料。文中利用数字摄像系统和局部放电检测系统联合测量装置对比研究了PE和PE/MMT纳米复合材料的树枝化性能及其电树枝生长过程中局部放电信号的变化情况。试验结果表明,与PE相比,熔融插层法制得的PE/MMT纳米复合材料引发的电树枝分散性较小;电树枝形状主要为稠密枝状或丛枝状;无论在交流还是预直流引发下,电压施加120min时的树枝长度均比同条件下PE试样的树枝长度短;电树生长过程中PE/MMT试样引发电树的分形维数比同条件PE试样大,局部放电量小,放电稀疏。这些结果均表明了PE/MMT纳米复合材料有效的抑制了电树的生长。另外,从极性的角度说,正极性预直流可以抑制电树的生长,负极性预直流则促进电树的生长。为了进一步研究PE/MMT纳米复合材料的耐树枝化机理,对PE和PE/MMT纳米复合材料进行了热激电流(TSC)谱测量。其TSC谱图显示:PE/MMT纳米复合材料热激电流的峰温降低,峰值升高,峰宽减小,另外在高温区还存在峰值很小的电流峰。利用起始上升法计算表明PE/MMT纳米复合材料具有较深的陷阱能级,这些陷阱可以调制载流子的浓度和迁移率,从而有效抑制电树的生长。