聚乙烯/蒙脱土纳米复合物的显微结构及其树枝化性能

电树枝是一种发生在高分子材料中的电致裂纹现象,是一种严重威胁以高聚物为主要绝缘材料的电力设备运行安全的电老化现象。为了分析蒙脱土对聚乙烯电树枝化的抑制作用,本文采用熔融插层法制备了聚乙烯/蒙脱土(PE/MMT)复合材料,通过扫描电子显微镜对其结构进行了表征,证实了该复合材料基本上达到了纳米数量级,即形成了纳米复合材料。试验研究了交、直流电压作用下纯聚乙烯(PE)和PE/MMT纳米复合材料的树枝化特性(如电树生长速度、分形维数等特征),结果表明聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料对电树具有较好的抑制效果。

基于聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料微观结构的力学性能模拟

模拟分子的结构与行为有助于更深刻地分析聚乙烯/蒙脱土(PE/MMT)纳米复合材料力学性能变化的微观机理.为此,以分子动力学为依据,利用Materials studio构建聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料模型.在普适力场作用下,通过X射线衍射、径向分布函数以及相互作用能分别对纳米复合材料和纳米蒙脱土的微观结构和性能进行分析.仿真结果表明:有机化处理使蒙脱土的层间距增大79%;在蒙脱土质量分数为4.0 wt%时,PE/MMT纳米复合材料中存在明显的氢键作用,聚乙烯分子和蒙脱土片层间的相互作用能高达-390 kcal/mol,界面作用得到明显提高,最终形成稳定的材料结构,同时力学性能相比纯聚乙烯材料也得到改善,其中杨氏模量、体积模量以及剪切模量分别提高38%,21%和40%.分子模拟结果与实验实测结果相符,并验证了有机化蒙脱土改性聚乙烯绝缘材料会产生氢键作用.

原位聚合制备聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料

首先用乳液聚合法得到聚苯乙烯丙烯腈共聚物改性的蒙脱土,然后利用蒙脱土片层上的羟基和聚合物链上的极性官能团负载茂金属催化剂并通过原位聚合法制得聚乙烯/蒙脱土(PE/MMT)纳米复合材料。XRD和TEM电镜分析结果表明蒙脱土在聚乙烯基体中呈纳米级分散。DSC分析结果表明,复合材料的熔点比纯PE高2℃～5℃,DMA分析结果表明,复合材料的储能模量较纯聚乙烯有较大辐度的增长。

聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料的电老化性能

通过试验分析了未老化和老化后纯聚乙烯和不同的聚乙烯／蒙脱土复合材料的绝缘电阻率ρv、介质损耗角正切tanδ以及击穿场强EB的性能．结果表明：聚乙烯／蒙脱土复合材料试样的tanδ温度关系与极性电介质的损耗特性相似，且试样绝缘电阻率于50～60℃温度范围内明显高于LDPE值．在电老化之前后，加入相容剂材料试样的击穿场强比LDPE试样约分别高7％、18％．热激电流（TSC）试验中，发现聚乙烯／蒙脱土纳米复合材料试样的松弛时间分布展宽，峰值增高．这是由于复合材料中引入的更多陷阱能级，调制了载流子浓度和迁移率，改善了材料的耐电老化性能．

蒙脱土含量对聚乙烯/蒙脱土纳米复合材料动态流变行为的影响

用有机蒙脱土(OMMT)/MgCl2负载TiCl4的Ziegler-Natta插层型催化剂,通过原位聚合法制备了具有不同MMT含量的PE/MMT纳米复合材料。利用DHR-Ⅱ型动态流变仪和熔融指数(MFI)仪分析了MMT含量对其动态流变行为和熔融指数的影响。结果表明,随MMT含量的增加,复合材料的储能模量(G')、损耗模量(G″)、复合粘度(η*)和粘流活化能(ΔEη*)先升高后降低且低于HDPE;熔融指数(MFI)和损耗因子(tanδ)先降低后升高且低于HDPE。相比于HDPE,MMT含量为4.58%的复合材料,在高频区域tanδ高于HDPE;MFI提高489%;ΔEη*降低22.4%,该性质有利于PE/MMT纳米复合材料的成型加工。

PE/MMT纳米复合材料的电击穿与耐局放性能

为了研究具有优异热、力学性能的聚合物/层状硅酸盐（PLS）纳米复合物的介电性能,采用熔融插层法制备了低密度聚乙烯/蒙脱土（LDPE/O-MMT）纳米复合材料,试验研究了它的击穿性能和耐局部放电性能,并对击穿场强进行了威布尔（Weibull）分析。对比试验表明：加入相容剂的纳米复合材料的击穿强度明显高于纯聚乙烯,尤其是在试验温度为60～90℃的范围内,前者的击穿场强为后者的1.35～1.70倍;在相同测试条件下,纳米复合材料的放电量和放电次数都小于纯聚乙烯。通过对比试验研究证明：纳米蒙脱土改性聚乙烯具有更高的介电强度和更好的耐局放性能。

Preparation and Structure of Poly(ethylene-co-vinylacetate)/Montmorillonite Nanocomposites

Poly(ethylene-co-vinylacetate)/sodium montmorillonite(EVA/MMT)and Poly(ethylene-co-vinylacetate)/organophilic montmorillonite(EVA/o-MMT)nanocomposite were prepared by solid-state mixing.The morphology and structure of the composites were explored by scanning electron microscopy(SEM),wide-angle X-ray diffraction(WAXD),differential scanning calorimetry(DSC),and dynamic mechanical analysis(DMA).The results showed that the intercalated nanocomposite was successfully synthesized for EVA/o-MMT system,while in the EVA/MMT nanocomposite,MMT were poorly dispersed in the order of μm.An unexpected rubbery plateau modulus of EVA/o-MMT nanocomposite above melting point of EVA was explored by DMA.The possible origins of this high-temperature modulus were analyzed.