【摘要】：交聯(lián)聚乙烯絕緣材料因具有優(yōu)異的電氣和機(jī)械性能,已成為高壓絕緣電纜中應(yīng)用最廣泛的高分子材料。然而,在直流電場中,交聯(lián)聚乙烯絕緣材料基體存在空間電荷積累的問題,使高壓直流電纜額定電壓等級的提高受到限制。深入研究和解決抑制空間電荷積累問題已經(jīng)成為交聯(lián)聚乙烯絕緣材料發(fā)展領(lǐng)域需要重點(diǎn)攻克的難題。本文通過對極性分子接枝聚乙烯反應(yīng)進(jìn)程的理論研究,在原子和分子層面揭示了紫外光輻照條件下,含有極性官能團(tuán)的分子接枝到聚乙烯分子鏈的反應(yīng)行為,成功地解釋了極性分子接枝聚乙烯抑制空間電荷的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,明晰了極性分子接枝聚乙烯反應(yīng)機(jī)理,為下一步交聯(lián)聚乙烯空間電荷抑制劑的篩選和設(shè)計(jì)提供了可靠的理論基礎(chǔ)。本文利用Gaussian 09程序,應(yīng)用密度泛函理論,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平下,對制備交聯(lián)聚乙烯的樹脂和助劑材料(包括交聯(lián)聚乙烯模型化合物、光引發(fā)劑二苯甲酮、受阻酚抗氧化劑、穩(wěn)壓劑、交聯(lián)劑和空間抑制劑)及反應(yīng)通道的穩(wěn)定點(diǎn)幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,在相同水平下,計(jì)算了穩(wěn)定點(diǎn)的簡諧振動頻率。獲得了穩(wěn)定點(diǎn)的電離勢、電子親和能和HOMO-LUMO能隙數(shù)據(jù)。采用含時(shí)密度泛函理論,計(jì)算了馬來酸酐、馬來酰亞胺和雙馬來酰亞胺的激發(fā)態(tài)(S_1,S_2和S_3)能量。應(yīng)用自然鍵軌道理論,獲得了雙馬來酰亞胺的電荷分布。獲得了紫外輻照條件下極性分子馬來酸酐、馬來酰亞胺及雙馬來酰亞胺接枝聚乙烯的反應(yīng)勢能面信息。研究結(jié)果表明,在紫外光輻照聚乙烯過程中,馬來酸酐接枝聚乙烯的反應(yīng)是由處于激發(fā)三線態(tài)的二苯甲酮引發(fā),處于激發(fā)三線態(tài)的二苯甲酮還能夠敏化馬來酸酐,使馬來酸酐處于激發(fā)三線態(tài),完成馬來酸酐接枝聚乙烯的反應(yīng)。通過對計(jì)算的馬來酰亞胺及其衍生物的激發(fā)態(tài)能量分析可知,研究的馬來酰亞胺及其衍生物不需要光引發(fā)劑的引發(fā),能夠被紫外光直接激發(fā)到它的激發(fā)的單線態(tài),通過系間竄越到它的激發(fā)的三線態(tài),完成馬來酰亞胺及其衍生物接枝聚乙烯的反應(yīng)。在接枝極性分子的交聯(lián)聚乙烯體系中,極性分子含有羰基,能夠抑制空間電荷的聚集。此外,由于雙馬來酰亞胺具有兩個(gè)乙烯基,兩端的乙烯基都可以接枝到聚乙烯分子鏈上,因此,雙馬來酰亞胺在作為空間電荷抑制劑的同時(shí),還可以作為聚乙烯交聯(lián)的交聯(lián)劑。極性分子接枝聚乙烯反應(yīng)勢能面信息的獲得,能夠?yàn)檫M(jìn)一步研發(fā)交聯(lián)聚乙烯絕緣材料、優(yōu)化紫外光輻照交聯(lián)工藝、推動特高壓直流電纜產(chǎn)業(yè)化提供理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 2-1 三原子體系的核間距The nuclear spacing of three-at形成 A B C中間活化 則BCr 之 間 距 離 將 BC。下面將詳細(xì)介紹反體系， AB C A BC的 中 ， 勢 能pE 表 示 原和BCR 代表兩個(gè)坐標(biāo)，這兩

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文圖 2-1 三原子體系的核間距Fig. 2-1 The nuclear spacing of three-atom s例，，當(dāng)形成 A B C中間活化絡(luò)合 子 ， 則BCr 之 間 距 離 將 拉 A BC 。下面將詳細(xì)介紹反應(yīng)勢入反應(yīng)體系， AB C A BC的三坐 標(biāo) 系 中 ， 勢 能pE 表 示 原 子 。ABR 和BCR 代表兩個(gè)坐標(biāo)，這兩點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ325.12

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本文編號：2679960