具有抗迁出特性的苯乙酮

1、具有抗迁出特性的苯乙酮聚乙烯绝缘材料制备与电性能研究苯乙酮（AP作为电压稳定剂可显著提高聚乙烯（PE绝缘材料的击穿场强 和耐电树枝老化性能。但由于其与PE相容性差,容易从PE绝缘材料中迁出，严重 影响PE绝缘材料的介电性能和长期使用可靠性，这成为阻碍AP电压稳定剂实际 应用的主要原因。为解决AP电压稳定剂迁出问题,本文设计了可接枝AP和将AP修饰到聚合物 分子链上两种方案,解决AP易从PE中迁出难题，同时也为解决其他芳香族电压稳 定剂从PE中迁出问题提供思路。开展的研究工作如下：通过在AP对位引入双键 活性基团，制备可接枝AP电压稳定剂4-乙烯基氧基苯乙酮（VPE。采用傅里叶变换红外光谱（FT

2、IR）和核磁共振（¹H NMR对VPE 结构进行表征；分析了反应时间、反应温度等因素对VPE产率的影响；采用辐照交 联（⁶⁰Co辐照装置）的方法在低密度聚乙烯（LDPE交联过程中将VPE 接枝到XLPE分子链上,制备了接枝AP交联聚乙烯（VPE-g-XLPE。通过对比抽提 实验前后VPE/PE和 VPE-g-XLPE试样FTIR图,表明VPE成功接枝到XLPE分子链 上,并有效抑制VPE从XLPE中迁出。通过热失重（TG方法测定了 VPE接枝效率和VPE在共混和成型过程中损失率,研究结果表明,VPE接枝

3、效率为75.2%,在共混和成型过程中损失率为 40.5%。 对XLPEAP/XLPE和 VPE-g-XLPE进行电性能研究，结果表明，接枝到XLPE分子链 上的VPE与游离在XLPE材料中的AP都能显著提高XLPE交流击穿场强、直流击 穿场强和起树电压,VPE效果甚至要好于AP,这是因为VPE苯环对位连有给电子的 烷氧基团 , 使其由酮式转换成烯醇式异构化反应能垒低于苯乙酮由酮式转换成烯 醇式异构化反应能垒，能更有效的消耗XLPE材料内部高能电子的能量，更好的降 低高能电子对PE分子链的破坏。通过对比AP/XLPE和VPE-g-XLPE高温去气实验前后交流击穿场强和起树电 压测试结果,VPE-

4、g-XLPE相对AP/XLPE具有更好热稳定性,高温去气实验前后 VPE-g-XLPE击穿场强和起树电压均相比 XLPE均获得明显提高。VPE-g-XLPE对电 树枝引发和生长及空间电荷积累具有较好的抑制效果 , 研究表明 , 这主要与 VPE 在XLPE基体中的消耗高能电子能量和引入均匀、稳定的深陷阱有关。通过乙酰化反应在聚苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SEBS分子链上修饰出AP 结构单元,制备了含有AP的乙酰化SEBS（ Ac-SEBS。采用共混方法制备 Ac-SEBS/LDPES 合材料。经热失重测试表明AP稳定存在Ac-SEBS/LDPES合材料基体中。通过扫描电 子显微镜（SEM观测了不同

5、乙酰化程度 Ac-SEBS在 LDPE基体中分散状态,结果 表明,通过调控SEBS酰化程度，可使Ac-SEBS以纳米尺度均匀分散在LDPE基体 中。对Ac-SEBS/LDPE介电性能进行研究,研究结果表明,Ac-SEBS可显著提高LDPE直流击穿场强,并对空间电荷积累具有明显抑制效果,并在提高LDPE起树电 压的同时保证交流击穿场强不降低。Ac-SEBS/LDPES合材料介电性能的提高主 要与Ac-SEBS在 LDPES体中引入苯乙酮有关,一方面苯乙酮能够在与高能电子碰 撞的过程中通过酮式烯醇式异构化反应消耗高能电子能量,减少其对LDPE分子 链破坏,另一方面其做为深陷井均匀稳定分布在 LDPE基体中,能够抑制空间电荷 的注入及迁移。本文研究结