undefined

PP/PP-HI/silica nanocomposites for HVDC cable insulation: Are silica clusters beneficial for space charge accumulation?

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

He, Xiaozhen; Rytöluoto, Ilkka; Seri, Paolo; Anyszka, Rafal; Mahtabani, Amirhossein; Naderiallaf, Hadi; Niittymäki, Minna; Saarimäki, Eetta; Mazel, Christelle; Perego, Gabriele; Lahti, Kari; Paajanen, Mika; Dierkes, Wilma; Blume, Anke

Abstrakti:

New potential High Voltage Direct Current (HVDC) cable insulation materials based on nanocomposites are developed in this study. The nanocomposites are produced by blending of polypropylene (PP), propylene-ethylene copolymer (PP–HI) and a modified fumed silica (A-silica) in a concentration of 1 and 2 wt %. The A-silica is successfully modified with (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) via a solvent-free method, as proven by infrared spectroscopy, thermogravimetry and transmission electron microscope mapping. A-silica in the polymer matrix acts as a nucleating agent resulting in an increase of the crystallization temperature of the polymers and a smaller crystal size. Moreover, the silica addition modified the crystals morphology of the unfilled PP/PP-HI blend. The composite containing A-silica with 2 wt% contains bigger-size silica clusters than the composite filled with 1 wt%. The composite with the higher A-silica concentration shows lower space charge accumulation and a lower charge current value. Besides, much deeper traps and lower trap density are observed in the composite with 2 wt% A-silica addition compared to the one with a lower concentration. Surprisingly, the presence of silica clusters with dimensions of more than 200 nm exhibit a positive effect on reducing the space charge accumulation. However, the real cause of this improvement might be due to change of the electron distribution stemming from the amine-amine hydrogen bond formation, or the change of the chain mobility due to the presence of occluded polymer macromolecules constrained inside the high structure silica clusters. Both phenomena may lead to a higher energetic barrier of charge de-trapping, thus increasing the depth of the charge traps.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Tampereen yliopisto

Rytöluoto Ilkka Orcid -palvelun logo

Lahti Kari Orcid -palvelun logo

Niittymäki Minna Orcid -palvelun logo

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Saarimäki Eetta Orcid -palvelun logo

Rytöluoto Ilkka Orcid -palvelun logo

Paajanen Mika

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

98

Artikkelinumero

107186

Julkaisu­foorumi

65267

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Materiaalitekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Kyllä

DOI

10.1016/j.polymertesting.2021.107186

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä