混炼工艺对聚丙烯基绝缘材料的力学及电学性能研究*

doi:10.11985/2021.02.005

电气工程学报 ›› 2021, Vol. 16 ›› Issue (2): 33-41.doi: 10.11985/2021.02.005

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混炼工艺对聚丙烯基绝缘材料的力学及电学性能研究^*

杨俊(), 杨佳明(), 赵新东, 杨旭, 王暄

哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨 150080

收稿日期:2021-02-22 修回日期:2021-04-21 出版日期:2021-06-25 发布日期:2021-08-05
作者简介:杨俊,男,1996年生,硕士研究生。主要研究方向为聚丙烯复合绝缘材料。E-mail： hrbjun_yang@163.com
杨佳明,男,1984年生,副教授,硕士研究生导师。主要研究方向为复合材料性能改善机理。E-mail： yang_jiaming@163.com
基金资助:
* 国家自然科学基金(U20A20307);黑龙江省自然科学基金(LH2020E091)

Study on the Mechanical and Electrical Properties of Polypropylene-based Insulating Materials by Mixing Process

YANG Jun(), YANG Jiaming(), ZHAO Xindong, YANG Xu, WANG Xuan

Key Laboratory of Engineering Dielectrics and Its Application, Ministry of Education, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080

Received:2021-02-22 Revised:2021-04-21 Online:2021-06-25 Published:2021-08-05

摘要/Abstract

摘要：

选用聚丙烯(PP)为基体材料,乙烯-辛烯共聚物(POE)弹性体和苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)为增韧改性填料,应用双螺杆挤出机与转矩流变仪两种混炼方式制备了弹性体/聚丙烯复合材料。研究表明,与纯PP相比,弹性体/聚丙烯复合材料机械韧性得到改善,但材料耐电强度降低,空间电荷增多。其中,SEBS/PP复合材料的力学性能和耐电强度均优于POE/PP体系。混炼工艺对材料的性能影响较为明显,由于双螺杆的切应力更强,所制复合材料中弹性体分布更均匀,耐电强度更高。但较强的切应力也使PP大分子链降解,导致空间电荷积聚增多。

关键词: 聚丙烯, 弹性体, 共混工艺, 力学性能, 电学性能

Abstract:

Use polypropylene(PP) as the matrix, ethylene-octene copolymer(POE) elastomer and styrene-ethylene/butylene-styrene triblock copolymer(SEBS) as fillers, the elastomer/polypropylene composite is prepared by two mixing methods of twin screw extruder and torque rheometer. Studies show that the mechanical toughness of elastomer/polypropylene composites is improved compared to pure PP, but the electrical strength of the material reduces, and the accumulation of space charges increases. Among them, SEBS/PP composites have the best mechanical toughness and the highest electrical strength. The shear stress of the twin screw is stronger, so the material elastomer prepared by its mixing is more uniform, the crystallinity increases, and the electric strength increases. But at the same time, stronger shear stress will also degrade PP macromolecular chains, leading to increased space charge accumulation.

Key words: Polypropylene, elastomer, blending process, mechanical properties, electrical properties

中图分类号:

TM85

杨俊, 杨佳明, 赵新东, 杨旭, 王暄. 混炼工艺对聚丙烯基绝缘材料的力学及电学性能研究^*[J]. 电气工程学报, 2021, 16(2): 33-41.

YANG Jun, YANG Jiaming, ZHAO Xindong, YANG Xu, WANG Xuan. Study on the Mechanical and Electrical Properties of Polypropylene-based Insulating Materials by Mixing Process[J]. Journal of Electrical Engineering, 2021, 16(2): 33-41.

图/表 13

图1

图2

表1

图3

表2

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表3

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参考文献 14

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试样编号	熔融温度T_c/℃	结晶温度T_m/℃	结晶度X_c(%)
PP流变仪	118.2	169.8	37.40
30POE/PP流变仪	117.3	167.6	26.82
30SEBS/PP流变仪	119.5	169.0	27.60
PP双螺杆	118.1	169.2	40.91
30POE/PP双螺杆	117.2	168.3	27.14
30SEBS/PP双螺杆	119.6	168.1	28.21

试样编号	断裂伸长率(%)	拉伸断裂应力/ MPa	拉伸屈服应力/MPa
PP流变仪	579.1	29.2	21.7
30POE/PP流变仪	482.5	19.1	14.1
30SEBS/PP流变仪	528.3	26.9	12.4
PP双螺杆	513.4	27.0	24.2
30POE/PP双螺杆	499.0	20.2	14.3
30SEBS/PP双螺杆	518.8	26.0	12.1

试样编号	重量/(g/10 min)
PP流变仪	1.9
30POE/PP流变仪	1.7
30SEBS/PP流变仪	1.8
PP双螺杆	1.8
30POE/PP双螺杆	1.6
30SEBS/PP双螺杆	1.5

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混炼工艺对聚丙烯基绝缘材料的力学及电学性能研究^*

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