高压直流电缆绝缘在长期运行过程中，受低温环境和载流量复杂变化的综合作用，会经历多次冷热交替变化。聚丙烯（PP）/弹性体共混物基纳米复合材料在高压直流电缆中的应用极具潜力，但是其耐热循环老化的能力尚未可知。
本文采用具有高导热性能的氮化硼（BN）纳米片填充PP/丙烯基弹性体（PBE）和PP/乙烯-辛烯共聚物（EOC），研究了热循环老化对纳米复合材料微观形貌、结晶特性、陷阱分布和击穿场强的影响及作用机理。
一试样制备与热循环老化处理
采用熔融共混法制备了PP/PBE/BN和PP/EOC/BN纳米复合材料试样，弹性体含量为20 wt%，纳米BN的含量分别为1和5 wt%。试样经过热循环处理，单个热循环过程为-30 °C下4小时和150 °C下4小时，热循环总数为0（未处理）、3、5、10和15。加热和冷却速率分别为4和1°C/min。试样的命名方式如下图所示。
二主要结果
采用扫描电子显微镜观测了试样的微观形貌，如图2所示。PP/PBE/BN试样经过15次热循环老化，结构未发生明显变化。然而，15次热循环老化的PP/EOC/BN试样中形成大量裂纹，这种现象在填料含量较高时更显著。
采用等温表面电位衰减法研究了热循环老化对两种复合材料试样的陷阱中心能级的影响，如图3和图4所示。随着热循环次数的增加，试样的深浅陷阱能级均降低。当热循环次数大于5时，PP/PBE/BN复合材料能够维持较高的陷阱能级，而PP/EOC/BN复合材料陷阱能级降低。
三研究讨论
在PP/PBE/BN中，PP与PBE的相容性较高，BN与聚合物基体之间形成了相互作用较强的界面区，可以抑制氧气的渗透。然而，在PP/EOC/BN中，由于PP和EOC界面处分子链间较弱的相互作用，在热循环老化过程中形成微裂纹，氧气容易渗透到试样中，发生更剧烈的氧化反应。因此，PP/PBE/BN具有较好的抗热循环老化性能。
四研究结论
少量添加高导热纳米填料能够提升聚丙烯/弹性体共混物的耐热循环老化性能，聚丙烯和弹性体之间的相容性和纳米填料的分散性决定了复合材料的理化和绝缘性能。
