超高压聚乙烯电缆料的提纯和结构研究
发布时间：2020-07-15 05:23
【摘要】：电力电缆是专指用于传输或分配大功率电能的一个电缆种类,在日常生产和生活里有较为普遍的应用,在我们国家的发展历程当中起到了非常重要的作用。其中电压范围为110-750kV的超高压电缆虽然应用广,需求大,但核心技术却掌握在国外公司手中,国内还无法实现完全的国产化。尤其是超高压电缆用的超净XLPE(交联聚乙烯)绝缘料,由于受到技术上的限制,全部要依赖进口,而且1 国内研究对此却很少涉及。尤其是在基础原材料低密度聚乙烯的选择上,由于外国公司的信息封锁,我们能买到的只有电缆料成品,而无法判断出其是由何种基础树脂加工而得的。因此工作的第一步就是要对购得的五种国内外的高压电缆料成品做相应的提纯处理。本文设计了两种清洗方案,即普通醇洗的A方案和增加了粉碎步骤的B方案。通过对清洗产物的重量、熔融指数、凝胶含量和DSC测试,确定了经B方案清洗后,添加剂基本能予以去除、进而得到纯净原料,而A方案清洗效果不能达到下一步实验的要求。同时本文也发现国产原料的添加剂较多,而这会影响绝缘性能,因此在满足高压电缆所需的热力学性能的基础上,国产料今后需要尽可能地减少添加剂的量。接下来对上述清洗后的电缆料微观结构开展研究。首先用GPC测定这五种物质的分子量和分子量分布,发现它们的数均分子量较为接近,但分子量分布差异较大,国产样品D的数据处于中间,可以推断出国产样品在分子量这项指标上与国外主流产品差异不大。接着又完成了五种样品降温结晶和升温熔融的DSC曲线,通过考察聚合物的结晶行为来分析其短支链结构,并发现相比于进口样品,国产样品的结晶能力最差。本文还用连续自成核退火热分级的方法将材料的热行为和其短支链结构关联起来,全面分析其短支链结构。用自成核实验得到样品的最佳初始自成核温度后,再做后续的SSA(连续自成核退火)热分级实验,据此来获取样品的短支链结构方面的信息。综合实验得到的热分级参数,可以看出国产样品的结晶性能最差,其主熔融峰的熔点最低,而其中一个进口样品(C-2)的结晶性能是最好的,其短支链含量更低,链结构更为规整有序。此后将选择此样品以备于后续再进行具体的结构分析,并为我国自行生产性能优异的超高压电缆绝缘层材料提供理论基础。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM247;TQ325.12
【图文】：
首先看一下Ａ方案的清洗效果，将样品处理好后置入无水乙醇中分别搅拌逡逑清洗２，邋４，邋６，邋８，１０和１２小时后，干燥称重，经公式（１）处理后，可得到失逡逑重率的结果，分别以醇洗时间和失重率为Ｘ轴，Ｙ轴作图，即可得到图２．１。如逡逑它所表示的，各个试样中添加剂的量随醇洗时间的增加是不同的。样品Ａ的添逡逑加剂含量相对最低，质量分数小于１．５％，而且由变化趋势看，样品Ａ清洗６小逡逑时后，其添加剂含量几乎不随醇洗时间发生变化，即６小时已达到醇洗效果的极逡逑限，换句话说，即使样品Ａ中还有残余的添加剂，也不能通过单纯醇洗的方式逡逑将其去除。是否还有残余的添加剂，还要看看经Ｂ方案处理后，添加剂含量的逡逑值是否有变化。样品Ｃ１的表现和样品Ａ基本相似，样品Ｃ－２则在清洗８小时后，逡逑其添加剂含量几乎不随醇洗时间发生变化，而样品Ｄ的添加剂含量相对最高，逡逑质量分数在２．０％以上
Ｔｉｍｅ邋（ｍｉｎ）逡逑图２．２样品Ａ、样品Ｃ－ｌ和样品Ｄ清洗前后熔融指数随反应时间的变化逡逑图２．２列出了祥品Ａ、样品Ｃ－１和样品Ｄ等三种物质清洗前后熔融指数随反逡逑应时间的变动。选取这三个样品是因为这三个样品的添加剂含量分布处于最高，逡逑最低和中间的水平，较为典型。图中给出了未清洗的，按照方案Ａ清洗的和按逡逑照方案Ｂ清洗的三种情况下熔融指数随反应时间的变化情况。未清洗时，三种逡逑样品的熔融指数随着时间的延长都呈现出明显的降低的趋势，但样品间熔指下降逦＾逡逑的幅度不同。样品Ａ添加剂含量最少，熔指下降的幅度最为平缓，熔指降为０逡逑一共耗时２７分钟，而祥品Ｄ的添加剂含量最多，熔指下降的幅度最大，熔指降逡逑为０时只需要２０分钟。熔融指数的转变趋势和样品中含有添加剂的不同量是相逡逑符合的。接下来看看用方案Ａ清洗过后，各样品熔融指数的转变情况。相比于逡逑未清洗过的样品
形成三维立体网络，导致样品的链段运动减弱，会表现出较差的结晶逡逑性能。逡逑图２．４以样品Ａ，样品Ｃ－１和样品Ｄ三种样品为代表，给出了样品清洗前和逡逑分别经两种方式清洗后热行为对比图。下面以样品Ａ为例说明三种处理方式热逡逑行为的差异。清洗前，祥品中含有大量交联剂，交联后体系里面存在大量的交联逡逑点，这些交联点限制了链段的运动，降低了其结晶能力。在相同的热处理条件下，逡逑链段需要更大的过冷度和更长的时间才能完成规整排列进入晶格的过程，所以清逡逑洗前，结晶发生在更低的温度，且峰形走势更为平缓，显示了要消耗更长的时间逡逑才能结晶完全。相应的，熔融也发生较低的温度范围。经方式Ｂ清洗后，体系逡逑中因为完全不含有交联剂，所以前面的热处理方式对其结构没有影响，导致在其逡逑２１逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM247;TQ325.12
【图文】：
首先看一下Ａ方案的清洗效果，将样品处理好后置入无水乙醇中分别搅拌逡逑清洗２，邋４，邋６，邋８，１０和１２小时后，干燥称重，经公式（１）处理后，可得到失逡逑重率的结果，分别以醇洗时间和失重率为Ｘ轴，Ｙ轴作图，即可得到图２．１。如逡逑它所表示的，各个试样中添加剂的量随醇洗时间的增加是不同的。样品Ａ的添逡逑加剂含量相对最低，质量分数小于１．５％，而且由变化趋势看，样品Ａ清洗６小逡逑时后，其添加剂含量几乎不随醇洗时间发生变化，即６小时已达到醇洗效果的极逡逑限，换句话说，即使样品Ａ中还有残余的添加剂，也不能通过单纯醇洗的方式逡逑将其去除。是否还有残余的添加剂，还要看看经Ｂ方案处理后，添加剂含量的逡逑值是否有变化。样品Ｃ１的表现和样品Ａ基本相似，样品Ｃ－２则在清洗８小时后，逡逑其添加剂含量几乎不随醇洗时间发生变化，而样品Ｄ的添加剂含量相对最高，逡逑质量分数在２．０％以上
Ｔｉｍｅ邋（ｍｉｎ）逡逑图２．２样品Ａ、样品Ｃ－ｌ和样品Ｄ清洗前后熔融指数随反应时间的变化逡逑图２．２列出了祥品Ａ、样品Ｃ－１和样品Ｄ等三种物质清洗前后熔融指数随反逡逑应时间的变动。选取这三个样品是因为这三个样品的添加剂含量分布处于最高，逡逑最低和中间的水平，较为典型。图中给出了未清洗的，按照方案Ａ清洗的和按逡逑照方案Ｂ清洗的三种情况下熔融指数随反应时间的变化情况。未清洗时，三种逡逑样品的熔融指数随着时间的延长都呈现出明显的降低的趋势，但样品间熔指下降逦＾逡逑的幅度不同。样品Ａ添加剂含量最少，熔指下降的幅度最为平缓，熔指降为０逡逑一共耗时２７分钟，而祥品Ｄ的添加剂含量最多，熔指下降的幅度最大，熔指降逡逑为０时只需要２０分钟。熔融指数的转变趋势和样品中含有添加剂的不同量是相逡逑符合的。接下来看看用方案Ａ清洗过后，各样品熔融指数的转变情况。相比于逡逑未清洗过的样品
形成三维立体网络，导致样品的链段运动减弱，会表现出较差的结晶逡逑性能。逡逑图２．４以样品Ａ，样品Ｃ－１和样品Ｄ三种样品为代表，给出了样品清洗前和逡逑分别经两种方式清洗后热行为对比图。下面以样品Ａ为例说明三种处理方式热逡逑行为的差异。清洗前，祥品中含有大量交联剂，交联后体系里面存在大量的交联逡逑点，这些交联点限制了链段的运动，降低了其结晶能力。在相同的热处理条件下，逡逑链段需要更大的过冷度和更长的时间才能完成规整排列进入晶格的过程，所以清逡逑洗前，结晶发生在更低的温度，且峰形走势更为平缓，显示了要消耗更长的时间逡逑才能结晶完全。相应的，熔融也发生较低的温度范围。经方式Ｂ清洗后，体系逡逑中因为完全不含有交联剂，所以前面的热处理方式对其结构没有影响，导致在其逡逑２１逡逑
【参考文献】
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1 李U
本文编号：2756046
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/2756046.html
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