弹性体与塑性体改性聚丙烯力学及介电性能研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanghao_haohao
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聚丙烯(Polypropylene,PP)树脂具有稳定化学性质,良好的抗拉伸特性及出色的电力学性能等性能优势,在电力电容器中得到普遍应用。但纯聚丙烯树脂在低温工作环境下柔韧性较差,发生脆断几率大,阻碍了其在电力电缆中的应用。通过向PP中填加热塑弹性体可以有效改善其力学性能,但因为热塑性弹性体的绝缘性能差,并且降低了PP的结晶规整度,使材料的电学性能明显降低。因此,通过对PP增韧改性的同时,调控共混材料体系的方法并获得电学性能更为优异的材料体系,从而使其可大量应用于高压电缆工业成为可能,具有较广阔的发展前景。本课题选用聚丙烯为基体树脂,分别以乙烯-辛烯共聚弹性体(Polyolefin Elastomer,POE)、丙烯-乙烯共聚塑性体(Polyolefin Plastomer,POP)为填料,利用熔融共混法制备出不同质量分数(30%、40%)的POE/PP与POP/PP共混材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、断裂拉伸及热延伸力学测试、动态热机械性能分析(DMA)、差示扫描量热法(DSC)、电导电流测试、空间电荷测试(PEA)、介电损耗角正切值测量、交/直流介电强度测试等实验对PP、POE/PP与POP/PP共混体系的微观形态、力学性能、电导电流、空间电荷积聚与消散、介电损耗及交/直流击穿强度进行比较研究。SEM结果表明PP与弹性体/塑性体以“海-岛屿”关系呈现,其中,伴随体系中弹性体/塑性体比例的提高,“岛屿”浓度与尺寸均不同程度随之增大,且POP共混体系呈现更强的分散性。通过测量介电损耗角正切值表明POP/PP具有更低的介电损耗及相对介电常数。断裂拉伸力学测试结果表明复合材料165℃热延伸仅为11.25%,掺入30wt%POE的共混材料屈服应力显著下降,且具有最大断裂伸长率。DMA测试结果表明弹性体POE的掺入使PP常温下弹性模量比塑性体POP下降显著。电导电流测试结果表明不同温度下复合材料电导率均高于PP,其中POP/PP体系的电导率均明显低于POE/PP体系的电导率。交/直流介电强度测试结果表明不同温度下共混物的交/直流介电强度均小于PP,且随着温度的上升,五种材料的击穿强度均出现不同程度的下降,当中添加比例为30wt%的POP/PP共混体系拥有较高的交/直流介电强度。共混体系中因“海-岛屿结构”特点增加了PP的韧性和柔顺性,其中塑性体POP较少的共聚单体含量所体现出来与PP较好的相容性,极大程度维持了纯PP的电学性能。
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