硅烷交联聚乙烯电缆材料的制备与反应动力学研究

摘要

论文在概述和比较几种交联聚乙烯的生产工艺特点、一些商品化产品、交联工艺的新动态、市场前景以及介绍硅烷交联聚乙烯的反应原理、工艺路线、配方、产品性能和应用的基础上，系统地研究了硅烷接枝聚乙烯(SGPE)反应和SGPE的水解交联反应，表征了反应的动力学特性，考察了硅烷品种及用量的影响和作用机理，并讨论了接枝和交联反应中PE和SGPE分子和聚集态结构的变化和交联产物的结构-性能关系。
　　在接枝反应过程中存在着少量的硅烷接枝聚乙烯分子链之间的水解缩合反应，熔体流动速率明显降低。SGPE反应遵循一级反应动力学，由DCP引发的VTMOS、VTEOS接枝低密度聚乙烯(LDPE)反应的活化能(Ea)分别为170kJ/mol、185kJ/mol。不同体系的接枝反应速度及其温度、时间依赖性的差异，是其不同所致。EaEaEa SGPE水解交联反应是关于催化剂和水分浓度的一级反应，其=39.46kJ/mol。硅烷可交联聚乙烯(SCPE)具有一定的贮存期，在干燥状态可延长贮存期；同时，如果不经水煮，SCPE完全暴露在空气中长时间也可获得满意的交联度。催化剂的催化活性DBTDL>DMTBL>HSt>EAA。
　　接枝和交联反应中LDPE结构的主要变化是线形大分子的支化和网络化，伴随结晶度下降和晶粒细化。交联产物的性能取决于上述结构变化的综合效应。随着体系凝胶含量的增加，体积电阻率逐渐上升，但当交联过度时，则呈下降趋势。随着体系凝胶含量的增加，体系的介电常数逐渐升高。

目录

硅烷交联聚乙烯电缆材料的制备 与反应动力学研究

STUDY ON THE PREPARATION OF THE ELECTRIC CABLE MATERIAL OF POLYETHYLENE CROSSLINKED BY SILANE AND THE REACTION KINETICS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 聚乙烯交联技术概况

1.1.1 聚乙烯的交联方法

1.1.2 硅烷交联技术的分类及机理

1.2 主要原料和添加剂

1.2.1 聚乙烯树脂

1.2.2 有机硅烷

1.2.3 自由基引发剂

1.2.4 催化剂

1.2.5 抗氧剂

1.2.6 交联反应活化剂

1.2.7 抗预交联剂

1.3 成型加工工艺

1.3.1 熔融接枝工艺

1.3.2 温水交联工艺

1.4 论文的主要研究内容

第2章 硅烷交联聚乙烯接枝反应的研究

2.1 实验部分

2.1.1 原料

2.1.2 红外光谱(FTIR)测试

2.1.3 差热分析(DSC)测试

2.1.4 熔体流动速率测试

2.2 结果与讨论

2.2.1 接枝过程分析

2.2.2 接枝反应的热效应

2.2.3 硅烷用量对接枝反应的影响

2.2.4 接枝反应动力学

2.3 本章小结

第3章 硅烷交联聚乙烯的水解交联

3.1 实验部分

3.1.1 原料

3.1.2 设备及工艺路线

3.1.3 凝胶含量测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 硅烷交联聚乙烯的催化机理

3.2.2 FTIR分析

3.2.3 硅烷交联聚乙烯的凝胶分析

3.2.4 硅烷交联聚乙烯的交联动力学

3.2.5 催化剂效率对交联反应的影响

3.3 本章小结

第4章 硅烷交联聚乙烯的结构与性能

4.1 实验部分

4.1.1 扫描电镜(SEM)测试

4.1.2 拉伸性能测试

4.1.3 电学性能测试

4.1.4 热延伸性能测试

4.2 结果与讨论

4.2.1 接枝交联过程的分子链结构演变模型

4.2.2 接枝过程中的结构与形态变化

4.2.3 水解交联过程中的结构与形态变化

4.2.4 催化剂对交联结构的影响

4.2.5 硅烷交联聚乙烯的热性能

4.2.6 硅烷交联聚乙烯的电性能分析

4.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢