陶霰韬 李 化 方 田 唐乐天 林福昌

基于片晶滑移的水树结晶破坏机理

陶霰韬 李 化 方 田 唐乐天 林福昌

（强电磁工程与新技术国家重点实验室 脉冲功率技术教育部重点实验室华中科技大学电气与电子工程学院 武汉 430074）

该文研究水树对低密度聚乙烯（LDPE）结晶结构的破坏，并提出基于片晶滑移模型的结晶破坏机理。采用水针法对LDPE样品进行加速水树老化500h后，使用扫描电镜（SEM）观测到水树缺陷中的微通道呈现平行排布的形态，这种形态与机械应力导致聚乙烯片晶滑移破坏形成的缺陷结构相似。通过分析和计算，水树微通道前端的电-机械应力大于聚乙烯片晶滑移所需的临界应力，足以在水树生长过程中引发片晶滑移。片晶滑移导致微通道的形成，同时导致部分片晶的破坏从而形成更多的晶相界面，进而导致聚乙烯结晶度下降而中间相含量提高。使用拉曼光谱（RS）和差示热扫描（DSC）法对比分析有/无水树样品的结晶参数，结果表明，水树的生成导致LDPE的结晶度下降，无定形相的含量不变，而中间相含量明显提高。因此，该文认为电-机械应力导致的片晶滑移是水树对聚乙烯结晶相破坏的主要作用机制。

低密度聚乙烯 水树 片晶滑移 结晶结构 破坏机理

0 引言

水树是聚乙烯电缆的一种常见缺陷，水树的生长是造成电缆绝缘性能下降的主要原因之一[1]。水树通常被描述为，由nm级通道和mm级孔洞构成的树枝发散状绝缘缺陷[2]。国内外学者就水树的发展提出了四种机理模型[2-4]：①电-机械应力机理，认为电场力驱动水分子造成破坏；……