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聚丙烯(polypropylene,PP)作为一种可回收的热塑性材料,具有化学性质稳定、耐热性好、抗拉抗弯性能强、击穿强度高等优点,是一种潜在的直流电力电缆绝缘材料,但其存在模量高,刚性大,低温脆性等力学方面的缺点,且在直流电场下,绝缘材料容易积累空间电荷,导致材料内部局部场强畸变,容易使材料老化,产生局部放电甚至是击穿,因此,需要改善聚丙烯的力学性能和直流介电性能。本文选用热塑性弹性体苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-ethylene-butadiene-styrene,SEBS)作为增韧改性填料,共聚聚丙烯接枝马来酸酐(copolymerized polypropylene grafted with maleic anhydride,cPP-g-MAH)作为增容改性填料,等规聚丙烯(isotactic polypropylene,iPP),采用熔融共混的方法制备了cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料,以及用作对比的iPP/SEBS复合材料,从材料表征、结晶特性、力学性能及直流介电性能等方面进行对比分析。SEM实验表明cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料中PP相与SEBS呈“海岛结构”,cPP-g-MAH提高了PP相与SEBS相的相容性,使SEBS相分散性明显提升。DSC测试结果表明cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料的结晶和熔融温度与iPP对比差异很小,其保留了iPP的耐高温性能。力学性能测试表明,常温下对比iPP,cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料的弹性模量降低了58%,虽然热延伸率增加一倍,但仍优于同样实验条件下交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)的热延伸率,表明复合材料的力学性能满足电力电缆生产的要求。在直流介电性能测试方面,空间电荷测试结果表明接枝材料的掺入显著提升了cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料抑制空间积累的能力,其在常温下的高场强极化过程中几乎没有空间电荷的积累。电导特性实验表明,在相同温度和场强下,cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料的电导率均明显低于iPP/SEBS复合材料的电导率,虽然其短时直流击穿强度较后者略低,但在90℃下仍达到255kV/mm。为研究MAH对复合材料陷阱特性影响,按照全电子数值轨道第一原理方法,应用仿真软件计算了聚丙烯接枝马来酸酐的电子能态密度,计算结果表明接枝到聚丙烯上的马来酸酐将在聚丙烯能带隙中产生两种电子束缚态,陷阱能级约为1.2eV和1.6eV。分析认为致密分布的深陷阱可有效抑制载流子的迁移运动,减少空间电荷的注入,从而改善材料的直流电性能。本文的研究表明,cPP-g-MAH/iPP/SEBS复合材料在明显改善力学特性的前提下,兼具优异的直流电性能,可应用于聚丙烯绝缘高压直流电缆的制造。