【摘 要】
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聚乙烯共混材料相比于交联聚乙烯,具有不存在交联副产物且易回收的特点,因此作为一种新型的电缆材料受到越来越广泛的关注。为了开发新一代环保型电缆,提升其绝缘性能,本文选取低密度聚乙烯和高密度聚乙烯共混材料作为基料,选取间氨基苯硼酸、2-甲氧基-5-吡啶硼酸、间氨基苯甲酸和4-二甲基氨基苯硼酸四种电子给-受型电压稳定剂添加入聚乙烯共混物中,对电子给-受型电压稳定剂/聚乙烯共混物的理化性能和电气性能进行分
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聚乙烯共混材料相比于交联聚乙烯,具有不存在交联副产物且易回收的特点,因此作为一种新型的电缆材料受到越来越广泛的关注。为了开发新一代环保型电缆,提升其绝缘性能,本文选取低密度聚乙烯和高密度聚乙烯共混材料作为基料,选取间氨基苯硼酸、2-甲氧基-5-吡啶硼酸、间氨基苯甲酸和4-二甲基氨基苯硼酸四种电子给-受型电压稳定剂添加入聚乙烯共混物中,对电子给-受型电压稳定剂/聚乙烯共混物的理化性能和电气性能进行分析,研究电子给-受型电压稳定剂加入以后对聚乙烯共混物电气性能的影响。采用溶液法制备电子给-受型电压稳定剂/聚乙烯共混材料,利用红外光谱分析、X射线衍射分析、热重分析和差示扫描量热法对材料进行理化分析;通过电树枝实时观察和局部放电同步测量系统测试了共混物的电树枝起始电压;通过电导率测量系统测试了共混物的电导率;通过脉冲电-声法空间电荷测量系统测试了共混物的空间电荷分布;通过表面电位衰减测量系统测试了共混物的表面电位衰减及陷阱特性,研究了电子给-受型电压稳定剂/聚乙烯共混材料的电气绝缘性能。理化分析测试结果表明,溶液法制备材料后,四种电子给-受型电压稳定剂均成功添加入聚乙烯共混物中,电压稳定剂的加入有利于材料的结晶,共混物的结晶度得到提升,热稳定性提高,对熔融特性影响不大。电气性能测试表明,电压稳定剂加入聚乙烯共混物后,共混物的电树枝起始电压明显提高,其中间氨基苯甲酸/聚乙烯共混物具有最高的电树枝起始电压;电压稳定剂的加入对聚乙烯共混物的电导率具有不同影响,其中间氨基苯甲酸加入后聚乙烯共混物的电导率明显下降,体现了较好的电导特性;电压稳定剂加入后聚乙烯共混物内部的空间电荷得到了抑制,其中间氨基苯硼酸和间氨基苯甲酸对聚乙烯共混物内部空间电荷的抑制效果最佳。量子化学计算发现所选用的电子给-受型电压稳定剂具有较小的最高占据分子轨道-最低未占据分子轨道能隙,具有缓冲高能电子的能力;陷阱能级理论计算分析发现电子给-受型电压稳定剂加入后聚乙烯共混物的陷阱变浅,有利于电荷脱陷,从而抑制了材料中空间电荷的积累。
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