聚丙烯材料性能改善过程中,材料内部会出现以α晶或β晶为主的2种晶型。为研究晶型对等规聚丙烯(iPP)电导电流和空间电荷特性的影响,选用α和β成核剂制备了具有不同晶型的iPP–pure(对照组)、iPP–α和iPP–β试样,开展了25℃下电导电流、空间电荷和直流击穿特性的研究。结果表明:iPP–β正负直流击穿强度最高,而iPP–α最低;3组iPP试样的电导电流大小为iPP–α>iPP–pure>iPP–β,空间电荷限制电流的转折电压大小为iPP–α>iPP–β>iPP–pure;-20 MV/m电场强度极化30 min后,3组iPP试样在极化过程中均出现正负空间电荷积聚;去极化过程中iPP–pure中空间电荷积聚量最大,而iPP–α中最少。分析认为:α晶和β晶的晶胞形态使得iPP–α中存在大量浅陷阱、iPP–β中平均陷阱深度较深;载流子在iPP–α中容易迁移并产生俄歇效应,而在iPP–β中容易在试样表面附近被捕获。 高电压技术2018,44(8)图2不同晶型iPP的X射线衍射谱图的结晶度差别不大。虽然图1显示iPP–α和iPP–β试样的微晶团簇尺寸减小，但根据DSC测试结果可知，两组材料的结晶区域面积增大。此外，由于β晶含量的增加，引起iPP–β的DSC熔融曲线在150℃附近形成了一个明显的熔融峰[18]，这使得iPP–β的熔点较iPP–pure和iPP–α低。2.2直流击穿强度图4是3组iPP试样正、负极性直流击穿场强的Weibull统计结果。图4中，3组试样各自的正、负极性直流击穿强度接近。iPP–β的正、负极性击穿场强均最高，分别为341MV/m和346MV/m。而iPP–α的正、负击穿电场强度均小于200MV/m，远低于其他两个组别，且仅占iPP–β的约50%。由此可见，β晶型的存在有利于增强iPP的直流击穿强度。2.3电导电流当电场强度较低时，电介质的电流和电压符合欧姆定律。当电压大于某一阈值时，晶型对等规聚丙烯电导-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管弯管机滚弧机电介质内部开始出现空间电荷的积聚，通常把该阈值称为空间电荷限制电流的过渡电压。随着电压进一步增大，本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com电介质内部的陷阱被填满，此时空间电荷限制电流密度符合卡尔德定律[1)式中：J为电流密度，A/m2；ε0为真空介电常数，F/m；εr为相对介电常数；μ为载流子迁移率，m2/(Vs)；U为外施电压，V；d为电介质厚度，m。对式(1)两边取对数，可得2)图3iPP试样的DSC熔融曲线而图9中的链段交缠则使得上述结构减少，导致电子通过的难度增加[28]。这也会形成陷阱阻碍载流子的迁移，而电子则往往被深陷阱所捕获[29]。另外，这种界面的存在，使得该区域的状态更为复杂，因此不排除其缺陷类型更加复杂，存在比另外2组试样平均陷阱深度更深的陷阱类型。材料表面的陷阱密度远远多于材料内部[30]，材料表面附近的深陷阱容易捕获电荷[31]，抑制同极性电荷注入，加上如图9所示晶胞之间的联结更紧密，因此iPP–β直流击穿强度较高。而iPP–α中由于存在较多的浅陷阱，虽然内部不容易积聚空间电荷，且电荷容易消散，但电荷频繁的入陷和脱陷过程会释放能量，并通过俄歇（Anger）效应破坏分子键，导致击穿强度降低[32]。由图2所示衍射峰幅值可明显看出iPP–pure中的β晶型含量很低。成核剂加入后，iPP–α中的β晶型被α成核剂抑制，虽然两组试样的微晶团簇尺寸均大幅减小，但iPP–α的直流击穿强度和电导电流性能显著降低，这表明β晶型在iPP电学性能中扮演着重要的角色。目前，iPP材料力学性能的改善主要通过添加弹性体等方式。但这些添加物往往与电性能相矛盾。与此同时，许多弹性体在iPP结晶的过程也充当着晶核的作用。因此，如果能优先选择促进形成β晶型的添加物或者在添加弹性体的同时进行晶型的调控，则有望实现机械性能和电气性能的协同提升。由此晶型对等规聚丙烯电导-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港钢管弯管机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.wanguanji138.com