聚乙烯/乙烯–醋酸乙烯酯共聚物界面相容性的分子动力学研究
发布时间：2021-06-09 16:44
为能够对交联聚乙烯电缆半导电屏蔽材料选型提供一定的参考意见,采用分子动力学方法研究了聚乙烯（PE）与乙烯–醋酸乙烯酯共聚物（EVA）界面相的结构、界面结合能。研究结果表明:醋酸乙烯酯（VA）摩尔分数的不同能够较为明显地影响到PE/EVA界面相的结构以及界面结合能,即随着VA摩尔分数从12%到40%变化,PE/EVA界面相的分子间径向分布函数逐渐变小,界面相中的原子数密度逐渐降低,界面结合能减小。因此,较低VA摩尔分数的EVA树脂更适合应用于交联聚乙烯电缆的内半导电屏蔽层;较高VA摩尔分数的EVA树脂更适合应用于交联聚乙烯电缆的外半导电屏蔽层。
【文章来源】：高电压技术. 2016,42(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
PE以及EVA分子结构
采用该平台中的Amorphous和Discover模块对PE/EVA界面模型进行模拟研究。1.2模型构建1.2.1PE、EVA分子链模型构建考虑到计算机的硬件水平和模拟计算的时间，本文中的聚乙烯分子链和乙烯–醋酸乙烯酯共聚物的分子链聚合度均设置为20；本文中的PE/EVA中醋酸乙烯酯（VA）的摩尔分数分别设置为12%，18%，26%，32%和40%，如图1所示。考虑到初始建立的EVA分子构象较高的能量状态，选用Discover/Minimize模块的综合优化方法，对所构建的分子链初始结构进行能量最小化；然后采用退火模拟的方法，使构建的分子链构象稳定。图2为退火模拟后的分子链结构模型。1.2.2PE、EVA分子结构单元及界面模型构建1）PE分子结构单元在3维周期性边界条件下，将构象稳定的5根PE分子链装入立方体元胞中。选用Discover/Minimize模块的综合优化方法，对所构建(a)PE(b)EVA,12%VA(c)EVA,18%VA(d)EVA,26%VA(e)EVA,32%VA(f)EVA,40%VA—H原子；—C原子；—O原子图1PE以及EVA分子结构Fig.1MolecularstructuresofPEandEVA(a)PE(b)EVA,12%VA(c)EVA,18%VA(d)EVA,26%VA(e)EVA,32%VA(f)EVA,40%VA—H原子；—C原子；—O原子图2退火优化后的PE以及EVA分子结构Fig.2MolecularstructuresofPEandEVAoptimizedbysimulationannealing的PE分子结构单元进行能量最小化。所构建的模型如图3所示。
摩尔分数的PE/EVA体系界面处的分层消失的不太明显；t=500ps时，各PE/EVA体系界面处的分层均变的模糊。由图6可见，VA摩尔分数较低的PE/EVA界面处分层消失的速度与VA摩尔分数较高的PE/EVA界面处分层消失的速度相比较快。2.2醋酸乙烯酯摩尔分数对PE/EVA界面结构的影响界面模型中的分子链在时间t时的均方位移dMSD计算式为()MSD1012()(0)3iiNidRtRN=
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压直流塑料电缆绝缘用纳米改性交联聚乙烯中的空间电荷特性[J]. 王霞,王陈诚,朱有玉,吴锴,屠德民. 高电压技术. 2015(04)
[2]高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术[J]. 袁燕岭,周灏,董杰,史筱川,穆勇,唐泽洋,周承科. 高电压技术. 2015(04)
[3]交联氟硅橡胶玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟[J]. 张梦赟,王荣华,林也平,李素敏,付一政,刘亚青. 高分子材料科学与工程. 2015(04)
[4]直流与交流交联聚乙烯电缆料绝缘特性的差异及其机理分析[J]. 陈铮铮,赵健康,欧阳本红,李建英,李欢,王诗航. 高电压技术. 2014(09)
[5]高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J]. 周远翔,赵健康,刘睿,陈铮铮,张云霄. 高电压技术. 2014(09)
[6]乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）的性能及应用[J]. 杨钢,李启成,李雅明,卢伟,徐利平,王元欣. 胶体与聚合物. 2009(03)
[7]热塑性EVA半导电屏蔽料的研制[J]. 苏朝化,牛征. 塑料科技. 2009(05)
[8]具有高流动性的LLDPE/POE/CB半导电复合材料的研究[J]. 陈哲,黄兴溢,江平开. 电线电缆. 2009(02)
[9]电缆半导电层介电性能对电场分布的影响[J]. 任成燕,严萍,王珏. 电气应用. 2007(12)
[10]高性能聚合物聚氨酯酰亚胺的结构和性能的分子模拟[J]. 朱申敏,孙辉,程时远,颜德岳. 高分子材料科学与工程. 2001(04)
本文编号：3220945
【文章来源】：高电压技术. 2016,42(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
PE以及EVA分子结构
采用该平台中的Amorphous和Discover模块对PE/EVA界面模型进行模拟研究。1.2模型构建1.2.1PE、EVA分子链模型构建考虑到计算机的硬件水平和模拟计算的时间，本文中的聚乙烯分子链和乙烯–醋酸乙烯酯共聚物的分子链聚合度均设置为20；本文中的PE/EVA中醋酸乙烯酯（VA）的摩尔分数分别设置为12%，18%，26%，32%和40%，如图1所示。考虑到初始建立的EVA分子构象较高的能量状态，选用Discover/Minimize模块的综合优化方法，对所构建的分子链初始结构进行能量最小化；然后采用退火模拟的方法，使构建的分子链构象稳定。图2为退火模拟后的分子链结构模型。1.2.2PE、EVA分子结构单元及界面模型构建1）PE分子结构单元在3维周期性边界条件下，将构象稳定的5根PE分子链装入立方体元胞中。选用Discover/Minimize模块的综合优化方法，对所构建(a)PE(b)EVA,12%VA(c)EVA,18%VA(d)EVA,26%VA(e)EVA,32%VA(f)EVA,40%VA—H原子；—C原子；—O原子图1PE以及EVA分子结构Fig.1MolecularstructuresofPEandEVA(a)PE(b)EVA,12%VA(c)EVA,18%VA(d)EVA,26%VA(e)EVA,32%VA(f)EVA,40%VA—H原子；—C原子；—O原子图2退火优化后的PE以及EVA分子结构Fig.2MolecularstructuresofPEandEVAoptimizedbysimulationannealing的PE分子结构单元进行能量最小化。所构建的模型如图3所示。
摩尔分数的PE/EVA体系界面处的分层消失的不太明显；t=500ps时，各PE/EVA体系界面处的分层均变的模糊。由图6可见，VA摩尔分数较低的PE/EVA界面处分层消失的速度与VA摩尔分数较高的PE/EVA界面处分层消失的速度相比较快。2.2醋酸乙烯酯摩尔分数对PE/EVA界面结构的影响界面模型中的分子链在时间t时的均方位移dMSD计算式为()MSD1012()(0)3iiNidRtRN=
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压直流塑料电缆绝缘用纳米改性交联聚乙烯中的空间电荷特性[J]. 王霞,王陈诚,朱有玉,吴锴,屠德民. 高电压技术. 2015(04)
[2]高压电力电缆护层电流在线监测及故障诊断技术[J]. 袁燕岭,周灏,董杰,史筱川,穆勇,唐泽洋,周承科. 高电压技术. 2015(04)
[3]交联氟硅橡胶玻璃化转变温度及力学性能的分子动力学模拟[J]. 张梦赟,王荣华,林也平,李素敏,付一政,刘亚青. 高分子材料科学与工程. 2015(04)
[4]直流与交流交联聚乙烯电缆料绝缘特性的差异及其机理分析[J]. 陈铮铮,赵健康,欧阳本红,李建英,李欢,王诗航. 高电压技术. 2014(09)
[5]高压/超高压电力电缆关键技术分析及展望[J]. 周远翔,赵健康,刘睿,陈铮铮,张云霄. 高电压技术. 2014(09)
[6]乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）的性能及应用[J]. 杨钢,李启成,李雅明,卢伟,徐利平,王元欣. 胶体与聚合物. 2009(03)
[7]热塑性EVA半导电屏蔽料的研制[J]. 苏朝化,牛征. 塑料科技. 2009(05)
[8]具有高流动性的LLDPE/POE/CB半导电复合材料的研究[J]. 陈哲,黄兴溢,江平开. 电线电缆. 2009(02)
[9]电缆半导电层介电性能对电场分布的影响[J]. 任成燕,严萍,王珏. 电气应用. 2007(12)
[10]高性能聚合物聚氨酯酰亚胺的结构和性能的分子模拟[J]. 朱申敏,孙辉,程时远,颜德岳. 高分子材料科学与工程. 2001(04)
本文编号：3220945
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