高压直流输电是解决大容量输电的重要途径之一,而可靠性高、成本低、运行维护方便的新型柔性直流输电技术又是直流输电的发展方向。目前聚合物绝缘电缆因结构简单、运行稳定、耐热性和耐腐蚀性好等特点,已在交流输电系统中被广泛应用;然而在直流输电系统中的应用还刚刚起步,特别在是中国。其中一个重要的原因是在直流高压下聚合物绝缘材料内部容易积聚空间电荷。而空间电荷的大量积聚会引起局部电场畸变,加速聚合物电树枝化发展,从而导致介电击穿,使材料绝缘失效,使用寿命严重减少,因此解决聚合物绝缘材料内空间电荷积聚的问题变得至关重要。目前已经工业化的塑料绝缘电缆料为交联聚乙烯(XLPE),但是由于XLPE中难以避免会存在一些交联副产物,会对介电性能尤其是直流电导特性带来不良影响,此外XLPE为热固性树脂,不可二次加工,无法回收利用,不符合环境友好的原则。所以本文尝试选择聚丙烯(PP)作为基础树脂材料,聚丙烯为热塑性树脂,易加工、可回收循环使用,并且具有良好的电气性能及更好的耐高温性。同时选择添加纳米MgO来抑制聚合物内空间电荷积聚。本文首先添加质量分数为0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%不同含量的纳米MgO到PP中,综合样品直流击穿强度等性能多因素,发现1wt%为纳米MgO的最佳添加含量;接着选用了嵌段共聚、无规共聚、等规、均聚等六种不同型号的聚丙烯作为基体,用熔融法制备MgO/POE/PP纳米复合材料,即先制备较高纳米颗粒含量的母料,然后采用逐级稀释的方法制备较低纳米颗粒含量的纳米复合物,以确保纳米颗粒在树脂中的分散性,纳米MgO和POE的添加含量分别为1wt%和4wt%。最后对MgO/POE/PP复合物进行力学性能、电学性能等表征,结果表明纳米MgO可以有效降低聚丙烯中空间电荷密度;最后了选出了三元无规共聚和等规聚丙烯,以这两种聚丙烯作为基体的纳米复合材料的力学性能、低温韧性、耐热性及电学性能等都较好,有望取代XLPE成为新一代高压直流电缆绝缘材料。本文通过接枝硅烷偶联剂的方法对纳米MgO表面进行改性处理,来调节颗粒与聚合物基体之间的界面强度,从而进一步提高纳米复合材料的力学性能和介电性能;考虑到聚丙烯容易发生老化,故向其中加入抗氧剂使其氧化诱导时间大于30min,以防止聚丙烯在加工和使用过程中被氧化、老化,同时也考察了抗氧剂的加入对复合材料空间电荷的影响。