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交联聚乙烯蒙脱土复合材料电树枝性能的研究
摘要：
本文以交联聚乙烯蒙脱土复合材料为研究对象，研究复合材料的电树枝性能，通过实验分析和理论模拟，揭示了复合材料电树枝生长行为的影响因素和机理。实验表明，复合材料中的蒙脱土表面涂层和交联聚乙烯基体之间的亲和性强，可以有效地抑制电树枝的生长，提高材料的安全性和稳定性。本文对复合材料的研究结果有助于指导复合材料在电器领域的应用，提高电器设备的可靠性和耐久性。
关键词：交联聚乙烯，蒙脱土，复合材料，电树枝，亲和性
1.引言
交联聚乙烯是一种重要的电绝缘材料，在电器设备中广泛应用。然而，交联聚乙烯的电树枝生长是一种常见的现象，会在高电场和高湿度等条件下产生，使材料的电性能和机械性能降低，甚至导致设备故障。因此，研究交联聚乙烯蒙脱土复合材料的电树枝性能，对于提高材料的安全性和可靠性具有重要意义。
蒙脱土是一种天然矿物质，具有层状结构和高比表面积，表现出优良的抗氧化和机械增强性能。将蒙脱土与聚合物复合可以获得优异的物理和化学性能，受到了广泛的研究关注。
本文研究了不同比例的蒙脱土在交联聚乙烯基体中的复合效果，探讨了复合材料的电树枝行为和机理。通过实验分析和理论模拟，揭示了复合材料中各组分对电树枝生长的影响，为提高材料的电学性能和机械性能提供了理论依据。
2.实验方法
2.1材料制备
选用聚乙烯、蒙脱土、辛烷基三甲氧基硅烷(OTS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HDMTS)作为材料原料，制备不同比例的蒙脱土表面涂层，然后与交联聚乙烯基体混合。
具体操作流程：在容器中加入聚乙烯，加入OTC和HDMTS，并在77℃下搅拌2小时，然后加入不同比例的蒙脱土，并继续搅拌直到充分混合，待混合物冷却到室温后，取出样品进行测试。
2.2测试方法
对样品进行电树枝测试，使用交流高电压法，对样品施加不同电场强度，记录直流电弧击穿电压和树枝生长时间，分析电树枝生长行为和机理。
3.结果和讨论
3.1复合材料的电树枝性能分析
实验结果表明，在相同的电场强度下，复合材料的电树枝生长比纯交联聚乙烯基体要慢，证明了蒙脱土的添加可以抑制电树枝的生长。从材料变形曲线可以看到，复合材料较纯聚乙烯更加柔韧，表明交联聚乙烯与蒙脱土之间有良好的相容性。
3.2复合材料电树枝生长的影响因素
通过研究不同比例的蒙脱土在交联聚乙烯基体中的复合效果，发现复合材料中蒙脱土表面涂层的增加可以显著提高复合材料的电树枝抑制能力。这是由于蒙脱土表面涂层和聚乙烯基体之间亲和性强，提高了阻止离子迁移和聚集的能力。同时，蒙脱土表面涂层还可以提高电界的均匀性，在更大的范围内分布电压，并减少了电力场集中的程度。
3.3复合材料电树枝生长的机理
理论分析表明，蒙脱土复合材料中电树枝生长的机理主要是电场强度在高电压极性处的液体电子向高压电极方向的迁移，形成带电空穴和自由电子形成的薄层，该薄层随着电场强度的升高逐渐增厚，在较大电场下形成电树枝。
复合材料中的蒙脱土表面涂层可以吸引负离子，抵消带电空穴的电荷，从而阻止电荷向高压极移动，抑制了电树枝的生长。此外，蒙脱土的纳米层结构和高比表面积也增加了材料的电子陷阱和电绝缘性能，阻碍了电荷的迁移和聚集。
4.结论
通过对交联聚乙烯蒙脱土复合材料的实验分析和理论模拟，揭示了复合材料的电树枝生长行为的影响因素和机理。本文发现，在复合材料中添加蒙脱土表面涂层可以有效地抑制电树枝的生长，提高材料的电学性能和机械性能。因此，蒙脱土复合材料具有广阔的应用前景，并有助于提高电器设备的可靠性和安全性。