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有机电性能改性剂与聚乙烯复合材料的制备及性能研究

作　者: 仲利东
导　师: 张文龙
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚烯烃复合材料苯乙酮类衍生物导电聚苯胺空间电荷
分类号: TQ325.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

聚烯烃纳米复合材料因其优良的介电性能已成为电气绝缘领域的研究热点，并取得了很大的进展。但是由于纳米粒子在复合材料中易团聚，因此要制备出分散性好和质量稳定的聚烯烃纳米复合材料仍然存在很大困难。基于此，本文采用有机电性能改性剂与聚乙烯复合，来改善聚乙烯的电性能，以克服纳米聚烯烃复合材料存在的团聚问题，为工业化生产高电学性能聚烯烃复合材料打下基础。本文研究了苯乙酮类衍生物的合成，利用傅克反应重点研究了合成苯乙酮类衍生物的工艺条件。结果表明：合成甲基苯乙酮的最佳工艺条件，乙酸酐与甲苯的摩尔比1:3，反应温度60℃，反应时间3h；合成戊基苯乙酮的最佳工艺条件，乙酸酐与正戊基苯的摩尔比1:2，反应温度60℃，反应时间4h；合成十二烷基苯乙酮的最佳工艺条件，乙酸酐与十二烷基苯的摩尔比1:2，反应温度70℃，反应时间4h。将苯乙酮衍生物与聚乙烯进行熔融共混制备出复合材料，并通过体积电阻、击穿场强、空间电荷的测试分析以及对力学性能的测试，研究了苯乙酮类衍生物中碳链的长度及用量对复合材料性能的影响。结果表明：随着碳链长度的增加，复合材料的体积电阻、击穿强度呈逐渐升高的趋势，对空间电荷的抑制效果逐渐增强。在聚乙烯中添加2wt%的十二烷基苯乙酮时，击穿场强比未添加时提高了36.2%，体积电阻率比未添加时提高了10倍；并且添加2wt%的十二烷基苯乙酮有效的抑制了复合材料内部的空间电荷，试样内部最大电荷密度下降到约1.8C/m³。复合材料的电学性能和力学性能有了很大的提高。将导电聚苯胺与聚乙烯熔融共混制备导电聚苯胺/聚乙烯复合材料，研究了导电聚苯胺的不同添加量对复合材料电学性能和力学性能的影响。结果表明：当导电聚苯胺的添加量为1wt%时，复合材料有较好的电学性能，体积电阻率为7.16×10¹⁴Ω·m，击穿场强为28.8kV/mm，并能有效的抑制复合材料中空间电荷的积聚；此时，试样内部最大电荷密度下降到约2.2C/m3；对复合材料力学性能的影响不大。

有机电性能改性剂与聚乙烯复合材料的制备及性能研究

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