EVA电缆材料的高性能化研究
发布时间：2020-08-13 04:14
【摘要】：通过共混与复合,实现高分子材料的高性能化,满足特种电线电缆制造对绝缘与护套材料的需要是线缆材料的重要研究方向。本课题选用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为基材,氢氧化镁(MH)和氢氧化铝(ATH)为阻燃剂,白炭黑(SiO_2)为补强填料,配合其他助剂经熔融共混和热压硫化,制备出一系列EVA基复合材料。具体分别将高弹性橡胶和功能化聚烯烃引入上述复合材料体系,研究二者对复合材料凝聚态结构以及对材料性能的影响。并设计合成出一种新型离子液体(IL),研究IL引入EVA基复合材料体系后对凝聚态结构的调控规律及其对材料性能的影响。具体如下:(1)高弹性橡胶为乙烯-甲基丙烯酸酯橡胶(AEM)。研究发现高含量AEM会劣化复合材料的加工性能;DSC测试表明AEM的引入会使基体玻璃化转变温度下降,说明AEM与基体存在相互作用力,但TG测试表明AEM会使复合材料的热稳定性发生下降;SEM图像表明AEM的引入会导致无机粒子的进一步团聚,造成无机粒子与聚合物之间界面粘结力的下降。由于高含量AEM造成材料内部相界面结构的破坏,因此复合材料的力学强度、耐油性能和绝缘性能均发生降低。(2)功能化聚烯烃为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-GMA)。研究发现POE-g-GMA对加工性能无不利影响,TG结果表明POE-g-GMA有利于提高复合体系的热稳定性,表现为初始分解温度T_(5%)随相容剂含量的提高而提高;SEM图像表明POE-g-GMA可以降低无机粒子的团聚,提高粒子与基体之间的界面粘结力。流变测试表明POE-g-GMA可以促进固体网络结构的形成。得益于复合材料内部界面结构稳定性的增强,材料的力学性能、耐油性能、绝缘性能均提高,且燃烧所得碳层缺陷小且致密程度提高。(3)以1-乙烯基咪唑和磷酸三(2-氯乙基)酯为原料合成新型离子液体(IL),并将其引入EVA基复合材料体系。凝胶含量测试表明该IL引入可以提高复合材料的交联度;TG测试表明IL可催化成炭促进残炭量的提高;并且IL具有促进无机粒子分散的作用;此外IL可促进材料燃烧时形成致密且连续的碳层结构,对阻燃性能和热稳定性有积极效果。IL可以实现复合材料力学性能、阻燃性能、耐油性能等综合性能的同时改善。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM24
【图文】：
图 1.1 中国高速列车组的发展Fig 1.1 The development of high-speed trains of China1.2.2 高速动车组用电线电缆高速列车组中配套电线电缆的种类多种多样，比如照明用电线、连接器用电缆信号控制电缆和动力电缆等，尽管表面上它们结构复杂多样，但均是以基础功能特点为出发点而衍生出的一系列具有不同性能要求的产品，并且在结构上也具有很多的相似之处[6]。图 1.2 中列举出了几种典型的电线电缆及其结构示意图，概括来说护套、绝缘和导体是电线电缆中的三大关键部分。其中护套作为保护电线电缆的第一道防线，应能够抵抗外界环境的各种侵蚀，具体应具备低烟无卤阻燃、耐油、耐磨、抗开裂、耐臭氧、防霉菌、防湿热和防酸碱等性能，从而保护电线电缆内部结构的稳定；而绝缘则主要是使电缆中的导体与周围环境或相邻导体间相互绝缘应具有较高的绝缘电阻、耐电压强度、低介电损耗、耐化学腐蚀以及各种物理机械性能如抗拉、抗弯曲和抗扭矩等。
图 1.1 中国高速列车组的发展Fig 1.1 The development of high-speed trains of China2.2 高速动车组用电线电缆高速列车组中配套电线电缆的种类多种多样，比如照明用电线、连接器用电缆号控制电缆和动力电缆等，尽管表面上它们结构复杂多样，但均是以基础功能特为出发点而衍生出的一系列具有不同性能要求的产品，并且在结构上也具有很的相似之处[6]。图 1.2 中列举出了几种典型的电线电缆及其结构示意图，概括来护套、绝缘和导体是电线电缆中的三大关键部分。其中护套作为保护电线电缆的一道防线，应能够抵抗外界环境的各种侵蚀，具体应具备低烟无卤阻燃、耐油、磨、抗开裂、耐臭氧、防霉菌、防湿热和防酸碱等性能，从而保护电线电缆内部构的稳定；而绝缘则主要是使电缆中的导体与周围环境或相邻导体间相互绝缘具有较高的绝缘电阻、耐电压强度、低介电损耗、耐化学腐蚀以及各种物理机械能如抗拉、抗弯曲和抗扭矩等。
图 1.3 线性高分子的交联示意图Fig 1.3 Cross-linking schematic diagram of linear polymer过氧化物交联：过氧化物分解形成具有高反应活性自由基，然后分子主链形成大分子自由基，两个大分子自由基结合即完成交联辐照交联：聚合物在一定的辐照条件作用下生成大分子游离基，化位点，可与完成 C-C 键之间的交联，其结果是分子链结构由交联的三维网状。辐射交联在常温常压下便可以进行，而且一般处理简单、无污染，是工业上的应用也逐渐变得广泛[31]。硅烷交联：与（1）中所述的过氧化物交联类似，硅烷通过引发剂聚合物分子链上形成大分子型活性自由基，然后大分子活性自键的硅烷继续反应得到硅烷接枝的聚合物，将这一产物再置于用下硅烷中烷氧基会水解形成羟基，并与另一分子脱水缩合后构筑[32]。组分
本文编号：2791507
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM24
【图文】：
图 1.1 中国高速列车组的发展Fig 1.1 The development of high-speed trains of China1.2.2 高速动车组用电线电缆高速列车组中配套电线电缆的种类多种多样，比如照明用电线、连接器用电缆信号控制电缆和动力电缆等，尽管表面上它们结构复杂多样，但均是以基础功能特点为出发点而衍生出的一系列具有不同性能要求的产品，并且在结构上也具有很多的相似之处[6]。图 1.2 中列举出了几种典型的电线电缆及其结构示意图，概括来说护套、绝缘和导体是电线电缆中的三大关键部分。其中护套作为保护电线电缆的第一道防线，应能够抵抗外界环境的各种侵蚀，具体应具备低烟无卤阻燃、耐油、耐磨、抗开裂、耐臭氧、防霉菌、防湿热和防酸碱等性能，从而保护电线电缆内部结构的稳定；而绝缘则主要是使电缆中的导体与周围环境或相邻导体间相互绝缘应具有较高的绝缘电阻、耐电压强度、低介电损耗、耐化学腐蚀以及各种物理机械性能如抗拉、抗弯曲和抗扭矩等。
图 1.1 中国高速列车组的发展Fig 1.1 The development of high-speed trains of China2.2 高速动车组用电线电缆高速列车组中配套电线电缆的种类多种多样，比如照明用电线、连接器用电缆号控制电缆和动力电缆等，尽管表面上它们结构复杂多样，但均是以基础功能特为出发点而衍生出的一系列具有不同性能要求的产品，并且在结构上也具有很的相似之处[6]。图 1.2 中列举出了几种典型的电线电缆及其结构示意图，概括来护套、绝缘和导体是电线电缆中的三大关键部分。其中护套作为保护电线电缆的一道防线，应能够抵抗外界环境的各种侵蚀，具体应具备低烟无卤阻燃、耐油、磨、抗开裂、耐臭氧、防霉菌、防湿热和防酸碱等性能，从而保护电线电缆内部构的稳定；而绝缘则主要是使电缆中的导体与周围环境或相邻导体间相互绝缘具有较高的绝缘电阻、耐电压强度、低介电损耗、耐化学腐蚀以及各种物理机械能如抗拉、抗弯曲和抗扭矩等。
图 1.3 线性高分子的交联示意图Fig 1.3 Cross-linking schematic diagram of linear polymer过氧化物交联：过氧化物分解形成具有高反应活性自由基，然后分子主链形成大分子自由基，两个大分子自由基结合即完成交联辐照交联：聚合物在一定的辐照条件作用下生成大分子游离基，化位点，可与完成 C-C 键之间的交联，其结果是分子链结构由交联的三维网状。辐射交联在常温常压下便可以进行，而且一般处理简单、无污染，是工业上的应用也逐渐变得广泛[31]。硅烷交联：与（1）中所述的过氧化物交联类似，硅烷通过引发剂聚合物分子链上形成大分子型活性自由基，然后大分子活性自键的硅烷继续反应得到硅烷接枝的聚合物，将这一产物再置于用下硅烷中烷氧基会水解形成羟基，并与另一分子脱水缩合后构筑[32]。组分
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 张鑫;杨荣;邹国享;赵彩霞;宋艳;李锦春;;含硅阻燃大分子相容剂的制备及其在无卤阻燃聚乙烯复合材料中的协效作用[J];复合材料学报;2015年06期
2 孙正华;;高速铁路动车电缆的标准化探讨[J];电线电缆;2010年06期
3 匡松文;唐世国;;轨道交通XLPE绝缘电力电缆制造工艺特点[J];电线电缆;2010年03期
4 秦书娟;徐曼;曹晓珑;贺蓉;拓新路;刘景光;;EVA/VLDPE/Mg(OH)_2阻燃体系介电性能研究[J];电线电缆;2010年03期
本文编号：2791507
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