聚乙烯表面形貌对其空间电荷特性的影响

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高密度聚乙烯静电大的原因

高密度聚乙烯静电大的原因高密度聚乙烯（HDPE）作为一种广泛应用的塑料材料，在工业和日常生活中占有重要地位。

然而，它在使用过程中常常伴随着静电问题的出现，这在一定程度上限制了其应用范围。

为了深入理解并解决这一问题，本文将从高密度聚乙烯的材料特性、静电产生的机理以及影响静电产生的因素等多个方面进行深入探讨。

一、高密度聚乙烯材料特性高密度聚乙烯是一种由乙烯单体聚合而成的高分子化合物，具有优良的机械性能、化学稳定性和加工性能。

它的分子链结构紧密，结晶度高，因此具有较高的密度和硬度。

这些特性使得高密度聚乙烯在包装、管道、电线电缆等领域得到广泛应用。

然而，正是由于其高分子链的紧密排列和结晶度高，使得高密度聚乙烯在摩擦过程中容易产生静电。

二、静电产生的机理静电的产生是由于物体表面电荷的不平衡分布所致。

当两个不同物体相互接触或摩擦时，它们之间会发生电荷转移，使得一个物体带正电，另一个物体带负电。

这种现象在高密度聚乙烯中尤为明显，因为其在摩擦过程中容易失去或获得电子，从而导致表面电荷的积累。

三、影响高密度聚乙烯静电产生的因素1. 材料的导电性：高密度聚乙烯属于非导电材料，其表面电阻率较高，导致电荷不易平衡，容易产生静电。

为了提高其抗静电性能，可以通过添加导电填料或抗静电剂来降低其表面电阻率。

2. 环境湿度：环境湿度对高密度聚乙烯的静电产生具有显著影响。

在干燥环境中，高密度聚乙烯的表面电荷不易平衡，容易产生静电。

而在潮湿环境中，空气中的水分子可以吸收部分电荷，从而减轻静电问题。

因此，保持适当的环境湿度有助于降低高密度聚乙烯的静电问题。

3. 摩擦速度和压力：高密度聚乙烯在与其他物体摩擦时，摩擦速度和压力会影响电荷的产生和转移。

一般来说，摩擦速度越快、压力越大，产生的静电问题就越严重。

因此，在实际应用中，应尽量降低摩擦速度和压力，以减轻静电问题。

4. 材料表面粗糙度：表面粗糙度会影响高密度聚乙烯与其他物体的接触面积和摩擦系数，从而影响静电的产生。

交联工艺对交联聚乙烯中空间电荷的影响

联聚乙烯还包含各种各样的无机和有机杂质 , 如催化剂、抗氧剂、电压稳定剂、交联剂以及交联过程中的残余物及副产物等 , 这些杂质改变了聚合物的介电性能 , 是 X LP E 中的异号电荷的主要来源 [ 5] 。另外水分子也被公认为是异号电荷形成的一种重要物质。水分的来源可能是样品从外界环境中吸收的 , 也可能是样品中的物质发生化学反应产生的。
3 .3 不同交联时间时 XLPE 中空间电荷分布及理论分析
图 4 不同交联时间时 XLPE 空间电荷的分布
由图 4 可见 , 在相同温度和直流电场条件下 , 交联 10m in 时试样中空间电荷的积聚比交联 20mi n 和 30mi n 时都要多 , 而交联 20min 和 30min 相差不是很大。DCP 在交联时间为 20min 左右时 , 已分解了绝大部分 , 交联过程基本完成 , 即使再延长交联时间 , 对
(a)不同加压时间时空间电荷分布
(b)短路 1min 时空间电荷分布图 2 XLPE 中空间电荷的典型分布
3 试验结果与讨论 3 .1 XLPE 中空间电荷的形成与分布
在不同加压时间和短路条件下 XL PE 中空间电荷分布如图 2(a)和图 2(b)所示。在高场强下 , 电极注入的电子和可移动的载流子占主导地位 , 属于同极性电荷 ;而在较低电场条件下 , 异极性空间电荷占主导 , 由有机和无机离子的迁移或偶极矩转向形成。交联聚乙烯中分子结构和形态与载流子的注入、运输和陷阱有关系。交联聚乙烯是由晶相和无定形相构成 , 残余自由体积、双键、端基、晶相和无定形相间的界面导致局域态的增加 , 这些局域态可作为载流子陷阱 [ 4] 。交
3 .2 不同交联温度对 XLPE 中空间电荷分布的影响从图 3 中可以明显地看出 , 随着交联温度的升

聚乙烯绝缘中空间电荷的抑制方法及原理

２１Ｎ．９００Ｏ２
聚乙烯绝缘中空间电荷的抑制方法及原理报告研究
仇斌陈文卿屠德民（．１深圳宝兴电线电缆制造公司深圳宝安５８０；２浙江万马高分子材料股份有限公司浙江临安３１０）１１４．１３０
图４纯ＬＰ中空间电荷分布（－１和电场ＤＥａ）分布（－）ＬＰ／Ｏ米复合薄膜中空ａ２；ＤＥＭｇ纳间电荷分布（－１和电场分布（－２【】ｂ）ｂ）ｌ。２
６
科技创新导报ＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｎｏａｉｎＨｒｌｃｅｃｎｅｈｏｏｙＩｖｔｅａｄｎｏ
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摘要：随着我目经济的高速发展，制禹压直流ｘＰ电力电缆已提重日，前迫切的任务是研发直流ｘＰ电统料，研ＬＥｊ程目ＬＥ研发的关健在于游除或抑￣ＸＬＥ中的空同电荷。文在介绍嗣内外抑制聚乙烯绝缘中空间电荷方法的基础上，ｌＰ，］本讨论抑制空间电荷的原理。

聚合物材料的表面与界面特性

聚合物材料的表面与界面特性随着材料科学的不断发展，聚合物材料已经成为了很多领域的核心材料。

聚合物材料通常具有良好的可塑性，高强度和化学稳定性。

特别是在电子、光电、能源等领域，聚合物材料已经得到了广泛的应用。

然而，聚合物材料的性能很大程度上取决于其表面和界面特性。

本文将从表面和界面两个方面，探讨聚合物材料的特性。

一、聚合物材料的表面特性表面特性是指一种物体在表面的某些性质，与体积内大不相同。

在聚合物材料中，表面特性对于其性能影响很大，常常占据主导地位。

1.接触角接触角是指家在液滴与固体表面的夹角。

对于聚合物材料而言，接触角的大小与其表面的疏水性有关。

通常情况下，疏水性较强的聚合物表面会使接触角变大，表面的润湿性较弱，易产生近似于球形的液滴。

相反，疏水性较弱的聚合物表面会使接触角变小，表面的润湿性较强，液滴更容易在其上展开。

2.表面能表面能是指表面分子在膜层表面留下的自由表面能。

聚合物材料的表面能可以影响其表面吸附性（如对水气泡、尘埃和异物的起伏状况）和粘附性（如与别的聚合物、金属、涂料等接触时的反应强度）。

疏水性的聚合物表面，表面能往往较低；而疏水性较差的聚合物表面，表面能通常较高。

3.形貌结构聚合物表面的形貌结构也是其表面特性之一。

如表面粗糙度、表面纹理等。

这些形貌结构变化不仅影响聚合物表面的外观，还会影响聚合物的力学性能、光学性能等。

二、聚合物材料的界面特性除了表面特性外，聚合物材料的界面特性也很重要。

界面是两个或更多物体或相转移层之间的分界面。

在聚合物材料中，界面是很常见的，如聚合物复合材料、聚合物涂料等。

1.粘附强度粘附强度是指界面两侧所负责粘附的抵抗分子间互相分离的强度。

聚合物材料的粘附强度与其界面粘合性能密切相关。

通常情况下，聚合物材料的粘附强度越高，其界面粘合性能也会越好。

2.界面应力界面应力是指交界处材料和结构间不同应力场所产生的现象。

聚合物材料的界面应力对于聚合物的力学性能、热学性能、及光学性能有着重要意义。

应力作用下聚乙烯护套材料的表面形貌研究

１％ｔ００ｏ３％ｏｈｅｓｌｔｅｓＷｉｏｔｓｅｓｔｅｓｒｃｕａｆｃａｋｗａａｄｍａｅｎ，ｂｔｕｄｒｆｔｅｔｎｉｓｓ．ｅｒｔｕｔｓｈｔｔｒｏｒｃｓｒｎｏｃｖｒｈｒｕｌｕｎｅｓｒｓ，ｉｗｓｓｎｅｎｓｔｃｕｅｗｉｈｗａｉｃｙｐｒｅｄｃｌｒｔｈｔｓｎｒｇｌｒ．Ｓｒｓｈｎｅｔｓｔａｌｄｒｅｓｓｕｔｒｈｃｓｄｒｔｅｐｎｉｕａｔｅｓｒｓｉｅｕａｌｅｅｒｅｌｏｅｙｔｓｃａｇｄｅ
（．Ｃｌｇｆｏｍｅｃ．ａｄＥｇ，Ｓｈａｎｖｒｔ，Ｃｅｇｕ６０６，Ｃｉ；１ｏｅｅｏｌｒｉｎｎ．ｉｕｎＵｉｓｙｈｎｄ１０５ｈｎｌＰｙＳｃｅｉａ２Ｖｃｉｅｏ，Ｌｄ，Ｌｕｈｕ５５０，Ｃｉａ．ＯＭＭａｈｒＣ．ｔ．ｉｏ４０５ｈｎ）ｎｙｚ
第３卷第１期９１
２１年１月０１１
塑料工业
ＣＮＡＬＴＣＮＨＩＰＡＳＩＳＩＤＵＳＲＹＴ・８・３
应力作用下聚乙烯护套材料的表面形貌研究
张适龄。，黄永玖，曾宪民，任显诚
（．四川大学高分子科学与工程学院，四川成都６０６１１０５；２．柳州欧维姆机械股份有限公司，广西柳州５５０）４０５
ｈｅｒｅｏｒｎａｉｔｅｄｇｅｆｏｅｔｔｎ，ｔｅａｃｍｕａｅｔｓｄｈｌｃｌｒｃａｎｂｅｋｏｕｌｕ，ｓｍｕａｅｈｉｏｈｃｕｌｔｄｓｅｓｍａｅｔｅｍｏｅｕａｈｉｒａｒｐｌｏｔｔｌｔｄｔｅｒｉ

新型XLPE高压直流电缆绝缘料的空间电荷特性研究

ｗｉｈｆｔｏｒｅｉｇｎＸＬＰＥＨＶＤＣｃａｂｌｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｉａｒ１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｎｅｗ
绝缘材料２０１５，４８（５）
陈曦等：新型ｘＬＰＥ高压直流电缆绝缘料的空间电荷特性研究
３５
新型ＸＬＰＥ高压直流电缆绝缘料的空间电荷特性研究
陈曦２吴
（１．西安交通大学，西安
锴
５３００２３）
７１００４９；２．广西电网公司电力科学研究院，南宁
ＳｔｕｄｙｏｎＳｐａｃｅＣｈａｒｇｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆ
ＮｅｗＸＬＰＥＩｎｓｕｌａｔｉｏｎＭａｔｅｒｉａｌｆｏｒＨ
ＣｈｅｎＸｉ，ＷｕＫａｉｒ．Ｘ／ ’ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ，＂
பைடு நூலகம்
ｇｒｅａｔｌｙｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｌａｙｅｒ，ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｌｅａｄｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｌｉ￣ｔｉｍｅｏｆｃａｂｌｅｉｎｓｕ—

纳米复合聚乙烯材料中的两相界面及其荷电行为

纳米复合聚乙烯材料中的两相界面及其荷电行为
纳米复合聚乙烯材料具有众多优点，如高强度、低摩擦系数和高耐久性，因而在许多应用领域得到了广泛的应用。

由于内部各组分的不同介电性质，纳米复合聚乙烯材料的两相界面和聚合物表面的荷电行为在它们的物理性能和力学性能重要性方面占有极其重要的地位。

一、两相界面
1.定义：两相界面是纳米复合聚乙烯材料中不同组分的交界处。

2.影响：两相界面可以影响纳米复合聚乙烯材料的力学性能，如吸收能量、拉伸强度和抗拉伸强度等。

此外，两相界面也可以改变纳米复合聚乙烯材料的化学结构、电性质以及水分含量等。

3.表征：两相界面的表征主要有X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱等。

二、荷电行为
1.定义：聚乙烯聚合物表面的荷电行为是指纳米复合聚乙烯材料中聚乙烯基表面所产生的电性质现象。

2.影响：聚乙烯表面的荷电行为具有影响纳米复合聚乙烯材料特性的重要作用，包括改变材料的力学性能、抗磨损性能和耐久性等。

3.表征：聚乙烯表面的荷电行为主要可以通过仪器测试仪器、拉曼光谱仪和紫外可见光谱仪，以及电化学技术等手段来表征。

茂金属聚乙烯与低密度聚乙烯共混的结晶形态和空间电荷效应_王霞

2006年 4 月电工技术学报Vol.21 No.4 第21卷第4期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Apr. 2006茂金属聚乙烯与低密度聚乙烯共混的结晶形态和空间电荷效应王霞1何华琴1屠德民1雷超2杜强国2（1. 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安 7100492. 复旦大学高分子科学系上海 200433）摘要将少量茂金属聚乙烯（MPE）作为成核剂与普通低密度聚乙烯（LDPE）共混，用电声脉冲法（PEA）测量了其空间电荷分布；以差示扫描量热法（DSC）研究了共混物的非等温结晶行为；通过小角激光散射（SALS）和广角X衍射(WAXD)实验研究了共混物的球晶尺寸和结晶形态的变化。

测试结果表明，1%wt的MPE与LDPE共混，能有效减小球晶尺寸，提高结晶速率和晶体成核能力，有利于电荷的输运，从而降低了空间电荷的聚集。

关键词：低密度聚乙烯茂金属聚乙烯空间电荷分布结晶成核中图分类号：TM215.1Space Charge Distribution and Crystalline Structure in Low-Density Polyethylene Modified by Metallocene Catalyzed PolyethyleneWang Xia1 He Huaqin1 Tu Demin1 Lei Chao2 Du Qiangguo2（1. Xi’an Jiaotong University Xi’an 710049 China2. Fudan University Shanghai 200433 China)Abstract A small amount of metallocene catalyzed polyethylene(MPE), acting as a nucleator, is blended into low-density polyethylene(LDPE) in this paper. Then the space charge profile in the blends is measured by pulsed electro-acoustic (PEA) method. At the same time the crystallization of the blends was studied by differential scanning calorimerty (DSC) method. In addition, the tests of small-angle light scattering (SALS) and wide-angle X-ray diffraction (WAXD) experiments research the changes of the size of spherulite and crystalline form. The test results show that the decrease of space charge in the blends especially in the LDPE by blending 1 wt% MPE can probably be attributed to the improvement of the nucleation, and the decrease of the size of spherulite and the dissipation of charges through boundary regions of smaller spherulites.Keywords：Low-density polyethylene, metallocene catalyzed polyethylene, space charge distri- bution, crystallization, nucleation1引言研制高耐电强度的聚乙烯材料已成为国内外电气绝缘材料研究学科的重要课题。

直流电缆空间电荷特性研究现状

研
缆生产商已通过在聚乙烯中引入极性基团开发出不同的电缆料。
究
➢ 其他共混改性电缆绝缘
现
通过添加三梨糖醇、乙烯-醋酸乙烯（EVA）等改变聚乙烯材料的结
状
晶形态，影响空间电荷的分布。国内西安交通大学、上海交通大学对此
进行了详尽的研究。
14
1 基本介绍
目
2 国内外研究现状
录
3 中国电科院研究进展
4 直流电缆试验能力介绍
基
电导率及场强分布，电树枝及老化，绝缘击穿等都会产生很大影响，而
本
影响空间电荷分布的因素也较多，包括外加电压和场强、内部缺陷、机械应力及温度等，除此之外，绝缘材料，电缆结构，加压方式等都会对
介
空间电荷产生影响。
绍
➢ 空间电荷问题极为复杂而且关键，国际上成立了2个专门委员会(IEEE－
DEISTC32－13和IEEE-DEISTC32－4)研究空间电荷的存贮、绝缘材料的
老化和击穿间的宏观特性相应的微观或纳米机理，目的在于解释聚合物
老化与空间电荷的作用间的关系以及找到有效抑制聚合物老化的方法。
3
什么是空间电荷？
1
➢ 空间电荷指被陷阱捕获后停留在电介质内部的那部分电荷，也包
括不均匀极化表现出来的分布电荷。空间电荷的存在使得介质局
基
部场强发生畸变从而影响介质性能的现象称为空间电荷效应。
➢ 影响因素包括交联工艺，微观形态和外界环境。目前主要的研究内
国
容在于环境因素对空间电荷的影响，诸如电-热耦合，老化程度及其电极材料等；检测方法方面，在已经比较成熟的对平板试样测量的
内
基础上，研究大长度电缆空间电荷的即时测量；改性研究包括化学
外

关于聚乙烯的物理和化学的特性及其相关特点

产品类别聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，主要包括低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）及一些具有特殊性能的产品。

聚乙烯物理性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能。

易燃烧且离火后继续燃烧。

透水率低，对有机蒸汽透过率则较大。

聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高。

高密度聚乙烯熔点范围为132-135oC，低密度聚乙烯熔点较低（112oC）且范围宽。

常温下不溶于任何已知溶剂中，70oC以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊聚乙烯酯、三氯乙烯等溶剂中聚乙烯化学性能聚乙烯有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。

聚乙烯容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。

受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反映。

各类聚乙烯产品用途高压聚乙烯：一半以上用于薄膜制品，其次是管材、注射成型制品、电线包裹层等中低、压聚乙烯：以注射成型制品及中空制品为主。

超高压聚乙烯：由于超高分子聚乙烯优异的综合性能，可作为工程塑料使用。

熔点140摄氏度熔化焓292.88J/g概况LDPE是高压聚乙烯的英文缩写，即低密度聚乙烯低压聚乙烯的英文缩写是HDPE，即高密度聚乙烯二者密度不同，一般密度大于0.94的为HDPE，小于0.925的为LDPE，在此之间的为MDPE（中密度聚乙烯）。

LDPE（中文名：低密度高压聚乙烯）：感官鉴别：手感柔软：白色透明，但透明度一般，燃烧鉴别：燃烧火焰上黄下蓝；燃烧时无烟，有石蜡的气味，熔融滴落，易拉丝HDPE(高密度聚乙烯):HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。

原态HDPE的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。

PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。

聚乙烯(PE)的分类、特性和应用

来源：塑模制品采购中心整理什么是聚乙烯聚乙烯是最结构简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料。

它是由重复的–CH2–单元连接而成的。

聚乙烯是通过乙烯（CH2=CH2）的加成聚合而成的。

聚乙烯的性能取决于它的聚合方式。

在中等压力(15-30大气压)，有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。

这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的，且分子链很长，分子量高达几十万。

如果是在高压力(100-300MPa)，高温(190–210°C)，过氧化物催化条件下自由基聚合，生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE)，它是支化结构的。

聚合压力大小：高压、中压、低压；聚合实施方法：淤浆法、溶液法、气相法；产品密度大小：高密度、中密度、低密度、线性低密度；产品分子量：低分子量、普通分子量、超高分子量。

聚乙烯特性聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70～-100℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的，耐热老化性差。

聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。

聚乙烯的种类（1）LDPE：低密度聚乙烯、高压聚乙烯（2）LLDPE：线形低密度聚乙烯（3）MDPE：中密度聚乙烯、双峰树脂（4）HDPE：高密度聚乙烯、低压聚乙烯（5）UHMWPE：超高分子量聚乙烯（6）改性聚乙烯：CPE、交联聚乙烯（PEX）（7）乙烯共聚物：乙烯-丙烯共聚物（塑料）、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃（如辛烯POE、环烯烃）的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物（EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH）分子量达到3，000，000-6，000，000的线性聚乙烯称为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

超高分子量聚乙烯的强度非常高，可以用来做防弹衣。

聚乙烯与 eva 共混物的空间电荷和摩擦带电效应

聚乙烯与 eva 共混物的空间电荷和摩擦带电效应聚乙烯与EVA共混物的空间电荷和摩擦带电效应聚乙烯与EVA共混物是一种常用的材料，具有良好的物理性质和化学稳定性。

在实际应用中，这种材料常常会出现空间电荷和摩擦带电效应，影响其性能和使用寿命。

本文将从材料的结构、电荷分布和摩擦带电效应等方面进行探讨。

首先，聚乙烯与EVA共混物的结构特点是两种材料的分子链相互交织，形成一种复合结构。

这种结构使得材料的电荷分布不均匀，容易产生空间电荷效应。

空间电荷效应是指在电场作用下，电荷在材料内部的分布不均匀，导致电场强度的非线性变化。

这种效应会影响材料的电学性质和机械性能，如导电性、介电常数和强度等。

其次，聚乙烯与EVA共混物的摩擦带电效应是指在材料表面摩擦或接触时，电荷的转移和积累。

这种效应会导致材料表面的电荷分布不均匀，产生静电场和电荷积累。

当电荷积累到一定程度时，会产生放电现象，影响材料的使用寿命和安全性。

为了解决聚乙烯与EVA共混物的空间电荷和摩擦带电效应，可以采取以下措施：1.优化材料的配方和加工工艺，使得材料的分子结构更加均匀，减少电荷分布的不均匀性。

2.采用导电填料或添加剂，增加材料的导电性，减少电荷的积累和放电现象。

3.采用静电消除器或接地装置，及时消除材料表面的电荷积累，减少静电场的影响。

4.加强材料的表面处理，如涂覆导电涂层或使用防静电剂等，减少材料表面的电荷积累和放电现象。

综上所述，聚乙烯与EVA共混物的空间电荷和摩擦带电效应是一种常见的问题，需要采取有效的措施进行解决。

通过优化材料的结构和配方，增加导电填料或添加剂，采用静电消除器或接地装置，加强材料的表面处理等方法，可以有效地减少空间电荷和摩擦带电效应的影响，提高材料的性能和使用寿命。

聚合物材料中的微观形貌对其电荷输运性质影响的研究

聚合物材料中的微观形貌对其电荷输运性质影响的研究聚合物材料是一类具有广泛应用前景的材料，其在太阳能电池、有机场效应晶体管等领域均有着重要的应用。

然而，聚合物材料电荷输运的相关机制尚未完全明确，这限制了电荷输运性能的改进。

近年来，学者们通过对聚合物材料中微观形貌的研究，发现其对电荷输运性质有着重要的影响，为材料的性能改进提供了新的思路。

一、聚合物材料中的微观形貌在聚合物材料中，聚合物链是由一系列单元（如噻吩、咔唑等）结合而成的。

单个单元的电子结构决定了其对电荷的亲和力，而聚合物链的排列方式则影响了电荷在其中的传输方式。

在聚合物材料中，常见的微观形貌包括均相结构和非均相结构。

均相结构指聚合物链排列有序、密集的情况，比如单层薄膜或纤维状结构。

非均相结构则指聚合物链的排列无序的情况，比如聚合物颗粒、高分子凝胶等。

二、微观形貌对聚合物材料电荷输运性质的影响对于均相结构的聚合物材料，其电荷的传输常常是粒子间跳跃式的，即电荷从一个单元跳至另一个单元。

而非均相结构的材料则存在电荷的扩散行为，使得电荷在聚合物链之间逐渐分布。

这种扩散行为的强弱与聚合物颗粒大小、分散性、孔隙度等因素相关。

因此，非均相结构的聚合物材料通常具有更好的电荷输运性能。

此外，微观形貌还会影响聚合物材料的场效应迁移率。

Belgian等人通过计算模拟得出，非均相结构聚合物材料中，相对粒径较大的颗粒通常对场效应迁移率具有贡献。

而对于均相结构材料，则需要进一步改善其结构以提高场效应迁移率。

三、微观形貌改进聚合物材料性能的途径基于上述观察结果，学者们尝试通过微观形貌的改进来提高聚合物材料的性能。

首先，改变聚合物颗粒的大小分布，可调控电荷在材料中的扩散程度。

一些研究已经证明了这种方法的可行性，但该方法在实际应用中面临技术难题。

其次，控制聚合物颗粒的形貌，也是一种有效的手段。

Dong等人通过模板法制备了具有匀称结构的聚合物颗粒，取得了较好的电荷传输性能。

最后，通过优化聚合物材料的制备过程，也是一种提高微观形貌的手段。

低密度聚乙烯中空间电荷包的形成与迁移过程

低密度聚乙烯中空间电荷包的形成与迁移过程聚乙烯（polyethylene，PE）是一种最常见的高分子材料，在很多领域中都有着广泛的应用。

而近来随着多孔聚合物材料的研究及其在许多科学技术领域的应用的发展，空间电荷封装的低密度聚乙烯在多样性的多孔结构体和其他多孔材料中发挥着越来越重要的作用。

一、空间电荷包在低密度聚乙烯中的形成1. 分子键断裂动力学：当PE分子中的山毛榉烃残基受到电位场的影响时，可能会使其键断裂，这将形成一种新的具有空间电荷的结构。

2. 电场诱导的自组装反应：在这种情况下，低密度聚乙烯中的分子残基可能会受到电场的作用，排列成不同的形状，从而形成具有特定的空间电荷的结构。

3. 通过聚合物基团离子化诱导：这是一种常见的方式，其机理是低密度聚乙烯中苯基团受到离子影响，使其产生取代反应，从而形成不同形状的PE链，再结合一些离子，最终形成空间电荷包。

二、空间电荷包在低密度聚乙烯中的迁移1. 热力学方法：在这种情况下，分子键断裂和重新结合的过程是由温度和相对湿度等因素控制的，从而改变低密度聚乙烯中空间电荷的空间分布。

2. 电场诱导的方法：通过电场的作用，可以有效地控制空间电荷的分布情况和迁移过程，从而使低密度聚乙烯得到特定的结构特性。

3. 光学诱导的方法：这是一种利用光学效应改变空间电荷的方法，可以有效地控制材料的传导性，同时也是一种改变低密度聚乙烯空间电荷分布和迁移方式的有效方法。

总之，空间电荷包在低密度聚乙烯中的形成与迁移过程是一种非常复杂的过程，由一系列的物理和化学过程控制，包括分子键断裂动力学、电场诱导的自组装反应、以及电场、热力学以及光学诱导的方法等。

上述这些过程能够有效地控制低密度聚乙烯中空间电荷的形成与迁移过程，使其具有更高的特性，在许多领域发挥更大的作用。

电极材料表面改性对聚乙烯内空间电荷注入的影响

电极材料表面改性对聚乙烯内空间电荷注入的影响赵文博;郝春成;于庆先【摘要】采用磁控溅射法在铜片上镀Cr,Mo膜,用扫描电子显微镜(SEM)分析铜片上Cr膜和Mo膜的表面形貌.将镀Cr,镀Mo铜做电极,半导电层与交联聚乙烯(XLPE)样片组合为复合结构.采用电声脉冲法(PEA)测量XLPE内空间电荷分布情况,与铜做电极时聚乙烯内空间电荷比较,发现:电场强度分别为10,30,50 kV·mm-1时,铜电极镀Cr改性对抑制空间电荷效果不明显;镀Mo铜做电极时在外部场强为50 kV·mm-1时,在阴极附近,注入XLPE样品内部的空间电荷量小于铜做电极时的电荷量.所以镀Mo铜做电极有利于抑制空间电荷注入.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】4页(P497-500)【关键词】电极材料;交联聚乙烯;空间电荷;电声脉冲法【作者】赵文博;郝春成;于庆先【作者单位】青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042;青岛科技大学材料科学与工程学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TM215随着电力工业的发展，高压、超高压、特高压直流输电技术的研究和应用发展迅速[1-3]。

在输电工程中，直流电缆由于其传输容量大，损耗小的特点，已经在长距离直流输电中得到广泛应用。

直流高压电缆由导电线芯、半导电屏蔽层、绝缘层构成。

在电场作用下，直流电缆内易积聚空间电荷，导致局部电场畸变，使局部电场比平均电场高5～11倍[4]，加速聚合物绝缘老化进程，导致直流电缆击穿。

减少空间电荷的方法是目前研究高压直流电力电缆应用的焦点。

根据空间电荷的来源及类型，抑制空间电荷的思路及途径主要有两种[5-7]：一是从注入电极材料表面入手，抑制同极性空间电荷；二是从改变材料本身的性质入手，抑制异极性空间电荷。

聚乙烯的特性

聚乙烯的特性聚乙烯是一种乳白色的塑料，表面呈蜡状且半透明，是电线电缆较为理想的绝缘和护套材料。

其主要优点是：（1）优异的电气性能。

其绝缘电阻和耐电强度高；在较宽的频率范围内，介电常数ε和介质损耗角正切tgδ值小，且基本不受频率变化的影响，作为通信电缆的绝缘材料，是近乎理想的一种介质。

（2）机械性能较好，富有可挠性，而且强韧，耐容性好。

（3）耐热老化性能、低温耐寒性能及耐化学稳定性好。

（4）耐水性好，吸湿率低，浸在水中绝缘电阻一般不下降。

（5）作为非极性材料，透气性大，低密度聚乙烯的透气性是各种塑料中最为优良的。

（6）比重轻，其比重均小于1。

高压聚乙烯尤为突出，约为0.92g/cm3；低压聚乙烯虽其密度较大，也仅为0.94g/ cm3左右。

（7）具有良好的加工工艺性能，易于熔融塑化，而不易分解，冷却易于成型，制品几何形状和结构尺寸易于控制。

（8）用它制作的电线电缆重量轻，使用、敷设方便，接头容易。

但聚乙烯还有不少缺点：软化温度低；接触火焰时易燃烧和熔融，并放出与石蜡燃烧时同样的臭味；耐环境应力龟裂性和蠕变性较差，在聚乙烯作为海底电缆和落差较大（尤其是垂直敷设）电缆的绝缘和护套材料使用时应特别注意。

电线电缆用聚乙烯塑料（1）一般绝缘用聚乙烯塑料仅由聚乙烯树脂和抗氧剂所组成。

（2）耐候聚乙烯塑料主要由聚乙烯树脂、抗氧剂、和碳黑组成。

耐候性能的好坏取决于碳黑的粒径、含量、和分散度。

（3）耐环境应力龟裂聚乙烯塑料采用熔融指数0.3以下，分子量分布不太宽的聚乙烯；对聚乙烯进行辐照或化学交联。

（4）高电压绝缘用聚乙烯塑料高电压电缆绝缘的聚乙烯塑料要求高度纯净，还需要添加电压稳定剂和采用特殊的挤塑机，避免气孔产生，以抑制树脂放电，提高聚乙烯的耐电弧、耐电腐蚀和耐电晕性。

（5）半导电聚乙烯塑料半导电聚乙烯塑料是在聚乙烯中加入导电碳黑获得的，一般应采用细粒径、高结构的碳黑。

（6）热塑性低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料该种电缆料是以聚乙烯树脂为基料，加入优质高效的无卤无毒阻燃剂、抑烟剂、热稳定剂、防霉剂、着色剂等改性添加剂，经混炼、塑化、造粒而成。

自由基清除剂对电老化聚乙烯中空间电荷的影响

收稿日期 %!%%#E%&E%D( 修回日期 %!%%#E%DE$F 基金项目 % 国家自然科学基金资助 "Y%8%F%%\ $
"$$ 试样的制备 %低密度聚乙烯颗粒 ":’[($和一种自由基清除剂性质的电压稳定剂 "QR*! 质量比 %IY!$ 在 $$% 1下!用开式混炼机混合均匀 ’ 混合后的混合物在硫化机上 $!% 1下加压保持 $% U/,!然后在保持压力下冷却至室温成形 ’ 试样的厚度为 %I! UU’ 所有的试样在 $I88 [+!\% 1的真空烘箱中处理 !# N’ "!$ 电老化试验 %!!Y UU 的黄铜圆柱组成平板电极 ! 电极边缘曲率为 $IY UU’ 试样和电极组成电极 0 试样 0 电极式的老化系统 ! 并且老化系统浸入液体石蜡中 ’ 试样在交流 Y% ]^_UU 电场下老化不同的时间 ’ "8$ 老化后试样的交流击穿场强的测量 % 采用球对球电极系统!球电极 !!Y UU’ "#$空间电荷分布的测量 %试样分别在乙醇和丙酮中仔细漂洗 ! 然后在 Y% 1 烘箱中处理 !# N ’ 空间电荷分布采用电声脉冲法测量 "[(@ $! 测量装置见图 $X & Z ’ 脉冲幅值 !%% ^ ! 脉宽 !% ,6 ’ [^’Q 传感器的厚度为 8% !U’
的大分子自由基 ! 抑制大分子自由基引起的链式反应 ! 从而抑制电老化 ! 减少小分子产物的生成 ! 减少空间电荷的驻留 %
参考文献 ’
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聚乙烯的电导率

聚乙烯的电导率
聚乙烯是一种非常常见的塑料材料，具有良好的物理性质和化学稳定性。

除了广泛应用于各种塑料制品，聚乙烯还具有一些特殊的电学性质，其中之一就是它的电导率。

电导率是电学中一个非常基本的概念，它表示材料对电流的导电能力。

在聚乙烯中，电流的传输主要是通过材料内部的自由电子进行的。

这些自由电子是由聚乙烯分子中的碳-碳键组成的共轭体系提供的，因此聚乙烯的电导率与其分子结构有很大关系。

聚乙烯的电导率通常在10^-15至10^-18 S/cm的范围内变化，这意味着它是一种非常差的导体。

与金属等其他材料相比，聚乙烯几乎不具有电导性。

事实上，在常温下，聚乙烯几乎可以被视为绝缘体，因为电流在其中的传输非常有限。

然而，在一些特殊情况下，聚乙烯的电导率可以得到提高。

例如，在高温下，聚乙烯的分子结构发生变化，共轭体系的长度和数量增加，从而增加了自由电子的数量和流动速度，使其电导率得到提高。

此外，聚乙烯还可以通过添加导电材料（如金属粉末或碳纳米管）来提高其电导率。

在实际应用中，聚乙烯的电导率通常被用于制造电线和电缆等产品。

在这些产品中，聚乙烯的主要作用是作为绝缘材料，以防止电流从导线中泄露出去。

因此，要求聚乙烯具有较好的绝缘性能，在一定
程度上也就要求其电导率尽可能低。

聚乙烯的电导率是其特殊的电学性质之一，与其分子结构密切相关。

虽然聚乙烯本身的电导率很低，但在一些特殊情况下可以得到提高。

在实际应用中，聚乙烯的电导率通常被用于制造绝缘材料，以防止电流泄露。

聚乙烯性能汇总

聚丙烯(polypropylene)是由丙烯单体经聚合作用而部分结晶的聚合物,英文缩写为PP。

其聚合方法有4种，即溶液法、溶剂淤浆法、液相本体法和气相法。

由于聚合方法的不同，所得到的聚丙烯树脂性能有差异。

据资料，聚丙烯最主要的两个性能是熔体质量流动速率和立体等规度。

1.熔体流动速率（MFR）——热塑性材料在一定的温度和压力下，熔体每10min通过标准口模的质量，单位为g/10min.塑料熔体流动速率（MFR），以前又称为熔体流动指数（MFI）和熔融指数（MI）。

一般说来，我们在聚丙烯加工的时候，以MFR来表示它的流动性能，熔融指数是与聚合物的分子量相对应的，与聚合物的相对分子质量成反比而与粘度成反比。

MFR的测量一般由一台挤出式塑度仪完成。

其具体的操作方法参考GB/T 3682-2000,可以在方法A或者B中任选一种，选择方法B时，熔体的密度值为0.7386g/cm3。

试验条件为M(温度：230℃，负荷：2.16kg)或P(温度：230℃，负荷：5.0kg)，试验前，应用氮气吹扫料筒5s-10s，氮气压力为0.05MPa。

2.立体规整度（等规度）——等规度(tacticity)指的是有规异构体(tacticity polymer)占有全部高分子的百分数。

在缩聚反应中，大分子结构中甲基基团的立体位置基本以等规体、无规体、间规体三种结构形式存在，其中，间规体的数量甚微，可以忽略，而等规度即是描述有规异构所占比例的物理量。

这样，聚丙烯的性质主要取决于等规结构分子在均聚物中的百分数。

由于无规异构体的溶解度较强，故此聚丙烯分子可以被萃取，所以，其等规度我们可以用萃取法来测得。

3.分子量及分子量分布——化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（Relative molecular mass），而分子量分布则是用分子量分布系数来表示的，分子量分布表示聚合物的相对分子质量在其平均值周围扩展的程度。

分子量测定有端基分析法、溶液依数性法、渗透压法、气相渗透法、粘度法等许多方法，根据不同的分子量围采用不同的方法。