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绝缘材料在电力电缆、变压器、电机等领域起着重要的作用,其性能甚至直接决定着电力设备的使用寿命。随着人们日益增长的电力需求及电力系统的不断发展,对电缆绝缘材料的性能也提出更高要求。以聚合物材料为绝缘层的高压直流（HVDC）电缆得到越来越广泛的关注。在高压直流电场下,一方面聚合物绝缘材料易积累空间电荷,造成电场分布无序,加速电缆的老化,另一方面,聚合物绝缘材料易与空气中的氧气反应,引发分子链断裂和交联反应,影响电缆的性能。因此,如何提高电线电缆绝缘层的电气性能和热（氧）性能,增强HVDC电缆的可靠性和使用寿命尤为重要。本文选用电缆绝缘材料中应用最广的聚乙烯和聚丙烯为基体,制得一系列聚烯烃基纳米复合材料,并对材料力学、热学、电学性能等进行表征,研究填料对材料结构和性能的影响。在第二章中,以氧化石墨烯（GO）为固体模板,制得一种具有良好抗氧性能的新型受阻酚类抗氧剂。首先利用乙二胺和3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸甲酯（AO）反应制得活性抗氧剂。然后利用GO表面的含氧官能团和活性抗氧剂的氨基反应,再利用多巴胺还原得到抗氧剂功能化的还原氧化石墨烯（RGO-AO）。红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）等证明活性抗氧剂成功接枝到氧化石墨烯表面。接着,利用溶液共混法制得不同RGO-AO含量的低密度聚乙烯（LDPE）基复合材料。通过氧化诱导时间（OIT）和等温TGA曲线研究复合材料的热氧稳定性。测试结果表明,RGO-AO/LDPE复合材料具有较好的热氧稳定性。RGO-AO不仅可明显提高LDPE基体的OIT值,且可延迟其在高温下的热降解过程。此外,宽频介电谱测试结果表明RGO-AO/LDPE复合材料可保持LDPE优异的电绝缘性,可作为介电材料。在第三章中,采用不同烷基链长的硅烷偶联剂改性氧化镁（MgO）纳米粒子,红外光谱（FT-IR）和固体核磁(13C NMR)证明硅烷偶联剂成功接枝到MgO表面。接着通过熔融共混法制得1 wt.%MgO/LDPE和MgO/XLPE纳米复合材料,并研究MgO对复合材料力学性能、热性能、空间电荷分布及直流击穿强度的影响。研究结果表明,聚乙烯基MgO纳米复合材料的初始热分解温度和最大热分解温度均比纯聚合物高,但熔融温度、结晶温度和结晶度差异不是很明显。此外,MgO纳米粒子对聚乙烯尤其是XLPE具有明显的空间电荷抑制作用,经丙基三甲氧基硅烷改性后,制得的MgO-C3/LDPE和MgO-C3/XLPE的平均体电荷密度和残余电荷均很低。在第四章中,通过双螺杆熔融共混法制得未改性和三种不同烷基链长硅烷偶联剂改性的MgO/丙烯-乙烯共聚物复合材料。SEM和TEM图显示,烷基硅烷表面改性可明显提高MgO在丙烯-乙烯共聚物基体中的分散性。此外,丙烯-乙烯共聚物及其复合材料的断裂伸长率和拉伸强度分别大于1000%和40 MPa,兼具优异的柔韧性和强度。表面改性的MgO对丙烯-乙烯共聚物的空间电荷具有一定抑制作用,但硅烷偶联剂的烷基链长对复合材料的影响并不明显。丙烯-乙烯共聚物具有良好的力学、热学和电学性能,有望作为环保可回收的非交联高压直流电缆绝缘材料。