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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti/Sarja
Volyymi
98
Artikkelinumero
107186
ISSN
Julkaisufoorumi
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