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高压电缆外护套电极用聚合物基导电复合材料的制备和性能

作　者: 刘志刚
导　师: 杨红梅
学　校: 浙江大学
专　业: 高分子材料
关键词: 炭黑 HDPE EVA 导电高分子复合材料 加工工艺
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在分析现有高压电缆外护套电极生产工艺不足基础上,分别研制了导电涂料涂层电极和热塑性导电高分子复合材料电极。由于导电涂料涂层电极的表干时间过长,不能满足高压电缆工业生产要求,最终选择热塑性导电高分子复合材料为新的电极材料。首先,选取环氧树脂、低分子聚酰胺固化剂、酚醛改性胺、鳞片石墨、丙酮、偶联剂等原辅材料,配制了导电涂层电极材料,并利用万用表和附着力测试仪分析测试了导电涂料电极的表面电阻率和与基板附着力。研究表明,随着石墨含量增加,导电涂料电极表面电阻率降低,与基板附着力降低。另一方面,选取高密度聚乙烯(HDPE),乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)为基体原料,炭黑(CB)为导电填料,制备了适合高压电缆外护套电极的导电高分子复合材料,利用电镜、DSC仪研究了影响导电复合此材料导电性的因素,同时对加工工艺对复合材料导电性的影响做了较详细的研究。在此基础上,进行了小批量中试,为产业化应用提供了实验支撑。三种导电复合材料HDPE/CB,EVA/CB,HDPE/CB-EVA相比,双基体导电复合材料HDPE/EVA/CB表现出相对较低的逾渗阈值和体积电阻率。炭黑质量分数高于16%时,复合材料HDPE/EVA/CB体积电阻率在100Ω·cm以下,满足高压电缆外护套电极要求。同时,通过考察HDPE/CB-EVA复合材料中炭黑的分布,HDPE相结晶度的变化,基体相形态的变化,分析了双基体导电复合材料电性能的主要影响因素,结果表明：炭黑粒子选择性分布于HDPE相中,炭黑粒子和EVA的加入对HDPE结晶度影响很小,影响复合材料电性能的主要因素是炭黑在HDPE相中的含量及HDPE含量。从基体相结构、炭黑粒子在两相间的分布和分散出发,分析了不同加料顺序和不同共混时间对不同炭黑含量复合材料电性能的影响,以探索加工工艺对复合材料导电性能的影响。研究发现,不同加料顺序主要是通过影响炭黑在两相间分布影响复合材料电性能；在整个共混过程中,共混前期,主要是炭黑的分布影响复合材料电性能,共混后期,主要是炭黑粒子在HDPE相中的分散影响复合材料电性能。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-21
  1.1 高压电缆及其外护套电极  11-13
    1.1.1 高压电缆结构  11-12
    1.1.2 高压电缆外护套及外护套电极  12-13
  1.2 导电高分子复合材料  13-16
    1.2.1 导电高分子材料简介  13-14
    1.2.2 导电高分子复合材料应用  14-15
    1.2.3 导电高分子复合材料导电机理  15-16
  1.3 导电高分子复合材料双逾渗行为  16-19
    1.3.1 导电高分子复合材料双逾渗现象  16-17
    1.3.2 双逾渗现象的应用  17-18
    1.3.3 双逾渗现象形成机理及导电粒子的分布  18-19
    1.3.4 聚合物基体相形态对双逾渗行为影响  19
    1.3.5 加工工艺对双逾渗现象影响  19
  1.4 课题提出  19-20
  1.5 研究内容  20-21
第二章 导电涂料涂层电极  21-27
  2.1 实验部分  22-23
    2.1.1 实验原料  22
    2.1.2 配方设计  22
    2.1.3 样品制备  22-23
    2.1.4 导电涂料涂层性能测试  23
  2.2 结果与讨论  23-26
    2.2.1 电性能  23-24
    2.2.2 导电涂料涂层电极与基板附着力  24-25
    2.2.3 导电涂料涂层电极表干时间  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章 热塑性聚合物基导电复合材料  27-41
  3.1 实验部分  27-28
    3.1.1 实验原料  27
    3.1.2 样品制备  27-28
    3.1.3 性能测试  28
  3.2 结果与讨论  28-40
    3.2.1 电性能  28-29
    3.2.2 剥离力测试  29-30
    3.2.3 炭黑在复合材料中的分布  30-31
    3.2.4 复合体系中聚乙烯相的结晶行为  31-35
    3.2.5 双基体导电复合材料基体比例的影响  35-40
  3.3 本章小结  40-41
第四章 加工工艺对聚合物基导电复合材料影响  41-52
  4.1 实验部分  41-42
    4.1.1 实验原料  41
    4.1.2 样品制备  41-42
  4.2 结果与分析  42-51
    4.2.1 不同加料顺序对复合材料电性能的影响  42-45
    4.2.2 不同加工时间对复合材料电性能影响  45-51
  4.3 本章小结  51-52
五 总结  52-53
参考文献  53-61
硕士期间发表的论文和专利  61-62
作者简历  62

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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