【摘要】：交聯聚乙烯絕緣材料因具有優(yōu)異的電氣和機械性能,已成為高壓絕緣電纜中應用最廣泛的高分子材料。然而,在直流電場中,交聯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成為交聯聚乙烯絕緣材料發(fā)展領域需要重點攻克的難題。本文通過對極性分子接枝聚乙烯反應進程的理論研究,在原子和分子層面揭示了紫外光輻照條件下,含有極性官能團的分子接枝到聚乙烯分子鏈的反應行為,成功地解釋了極性分子接枝聚乙烯抑制空間電荷的實驗現象,明晰了極性分子接枝聚乙烯反應機理,為下一步交聯聚乙烯空間電荷抑制劑的篩選和設計提供了可靠的理論基礎。本文利用Gaussian 09程序,應用密度泛函理論,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平下,對制備交聯聚乙烯的樹脂和助劑材料(包括交聯聚乙烯模型化合物、光引發(fā)劑二苯甲酮、受阻酚抗氧化劑、穩(wěn)壓劑、交聯劑和空間抑制劑)及反應通道的穩(wěn)定點幾何結構進行了優(yōu)化,在相同水平下,計算了穩(wěn)定點的簡諧振動頻率。獲得了穩(wěn)定點的電離勢、電子親和能和HOMO-LUMO能隙數據。采用含時密度泛函理論,計算了馬來酸酐、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勢能面信息。研究結果表明,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。通過對計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。在接枝極性分子的交聯聚乙烯體系中,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,還可以作為聚乙烯交聯的交聯劑。極性分子接枝聚乙烯反應勢能面信息的獲得,能夠為進一步研發(fā)交聯聚乙烯絕緣材料、優(yōu)化紫外光輻照交聯工藝、推動特高壓直流電纜產業(yè)化提供理論基礎。
【圖文】：

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

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本文編號：2679960