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高电压技术 2018年第12期44卷 3784-3790页

作者：周远翔陈明张云霄戴超陈铮铮清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 北京交通大学电气工程学院北京100044 中国电力科学研究院有限公司武汉430074

直流电缆长期运行在高温下对电缆附件绝缘材料的电气性能有重大影响。为此选择新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料硅橡胶作为研究对象,针对温度对硅橡胶材料直流电树枝起始特性的影响展开试验研究,在20、60、90和120℃下测定针尖完好... 详细信息

直流电缆长期运行在高温下对电缆附件绝缘材料的电气性能有重大影响。为此选择新型超高压预制式电缆附件主绝缘材料硅橡胶作为研究对象,针对温度对硅橡胶材料直流电树枝起始特性的影响展开试验研究,在20、60、90和120℃下测定针尖完好和针尖有气隙两种硅橡胶试品的直流起树电压,并通过数字显微系统记录下电树枝形态。试验中观测到的硅橡胶直流电树枝形态仅有单枝状和树枝状两种。试验结果表明,针尖完好试品的平均起树电压随着温度的升高单调下降。针尖存在气隙时,起树电压明显比针尖无气隙时低,平均起树电压和树枝形态比例随温度变化均呈现出非单调的变化规律。试验中还发现,针尖有气隙试品的起树电压与二次起树电压基本一致。结合差热分析试验结果进行分析讨论后认为,温升引起硅橡胶局部链段松弛是温度场下硅橡胶直流起树电压下降的重要原因。温度对硅橡胶直流电树枝起始特性有显著的影响,因此长期运行在高温下的直流电缆系统性能势必会因此而受到影响,需要引起足够的重视。另外,针尖有气隙的试品可以模拟电缆中二次起树现象,为电缆二次起树电压的裕度设计提供了相应的理论依据。

关键词：硅橡胶温度缺陷起树电压电树枝形态链段松弛二次起树

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单颗胶束核/壳分子链松弛行为的研究

单颗胶束核/壳分子链松弛行为的研究

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作者：王玉平浙江理工大学

学位级别：硕士

随着纳米技术的发展,三维受限聚合物在纳米材料领域将被广泛的应用。分子运动行为决定聚合物材料的物理性能。研究三维受限聚合物体系的分子动力学,对于先进聚合物材料的开发和新兴纳米技术的发展具有重要意义。聚合物球形胶束是一类具... 详细信息

随着纳米技术的发展,三维受限聚合物在纳米材料领域将被广泛的应用。分子运动行为决定聚合物材料的物理性能。研究三维受限聚合物体系的分子动力学,对于先进聚合物材料的开发和新兴纳米技术的发展具有重要意义。聚合物球形胶束是一类具有核壳结构、粒径在1000 nm范围的分子组装体。通过调控其形成条件,可以制备不同尺寸、不同密度的胶束,为三维受限聚合物分子动力学行为提供了新的研究体系。本文以聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)、聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚丙烯酸(PMMA-b-PAA)球形胶束为模型,利用原子力显微镜(AFM)原位观察单颗胶束高度随温度的变化过程,研究了胶束核密度、构成核部分聚合物分子量以及胶束壳厚度等对胶束核/壳分子链松弛行为的影响。主要研究结果如下:(1)随着温度升高,PS-b-PAA胶束的高度降低。然而胶束高度随温度变化呈现两次快速降低过程,其温度区间分别为505℃和9903℃。利用AFM对升温过程中单颗胶束的力学性能进行研究,结果表明胶束高度第一次开始下降的温度为胶束壳PAA分子链的链段松弛温度(T),胶束高度第二次开始下降的温度为胶束核PS分子链的链段松弛温度(T)。通过调节混合溶剂(二氧六环和水)中水的相对含量制备出具有不同核密度、不同粒径的球形胶束。研究了胶束核密度对PS-b-PAA胶束核/壳聚合物链段松弛行为的影响。发现随着胶束核密度的增大,胶束壳层PAA分子链的链段松弛温度增加,其增幅最大可达17℃。然而,胶束核PS分子链的链段松弛温度维持在100℃左右。可能原因是胶束制备过程中水含量的增加导致胶束核尺寸减小,而胶束内分子链的聚集数目不变,导致胶束核表面单位面积上占有的PAA分子链数目增多,胶束壳层PAA分子链密度增大。这将限制壳部分PAA的分子运动能力。另外,由于胶束壳(PAA)消除了胶束核的自由表面效应,使得胶束核PS的链段松弛温度(T)维持本体值(约100℃)不变。(2)固定PAA段长,研究了不同PS段长的PS-b-PAA单颗胶束核/壳分子链的松弛行为。发现胶束壳层PAA分子链的链段松弛温度(T)随着核密度增大而增大。胶束壳层PAA分子链的链段松弛温度增大幅度(?T)随着胶束核PS段分子量的增大而增大。然而胶束核PS的链段松弛温度不受胶束核密度和PS分子量的影响,接近本体值不变。PS分子量影响胶束壳PAA分子松弛行为的可能原因是,随着胶束核PS分子量从缠结分子量以下增加到缠结分子量以上,胶束核部分分子链的堆积密度增大。由于胶束核PS、胶束壳PAA分子链之间由共价键连接,胶束核分子链堆积密度的增大导致胶束核PS分子链对胶束壳层PAA分子链限制作用增强。这将限制壳层PAA的分子运动能力。(3)固定胶束核(PMMA和PS)段长,研究了PAA段长对胶束(PMMA-b-PAA和PS-b-PAA)壳层PAA链段松弛行为的影响。发现随着PAA段长的增大,胶束壳层PAA的链段松弛温度增幅(?T)增大。这可能是胶束壳层分子链密度增加的结果。随着PAA段长增加,胶束壳层PAA分子链采取垂直于核表面方向伸展,壳层PAA分子链排列更加紧密。另外,随着PAA段长增加,胶束核尺寸减小,胶束壳层厚度增加,导致胶束核表面单位面积上占有的壳层PAA分子链数目增大,壳层分子链密度增大。壳层分子链垂直核表面径向伸展的构象和胶束核尺寸的减小,共同导致壳层分子链密度增大,从而限制了PAA分子链链段的运动。

关键词：嵌段共聚物胶束链段松弛 AFM

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纳米受限条件下含偶氮苯液晶聚合物的光机械行为研究

纳米受限条件下含偶氮苯液晶聚合物的光机械行为研究

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作者：杜冬海苏州大学

学位级别：硕士

偶氮苯聚合物目前已引起科学界的广泛兴趣，利用偶氮苯独特的可逆光致异构化性能，在宏观上将光能转化为动能已经取得一些成果。但越来越清楚的认识到，偶氮苯分子取向对偶氮苯光机械效应有着极其重要的影响。本课题利用纳米压印技术的... 详细信息

偶氮苯聚合物目前已引起科学界的广泛兴趣，利用偶氮苯独特的可逆光致异构化性能，在宏观上将光能转化为动能已经取得一些成果。但越来越清楚的认识到，偶氮苯分子取向对偶氮苯光机械效应有着极其重要的影响。本课题利用纳米压印技术的特点制备含有偶氮苯的交联聚合物纳米结构，同时充分利用纳米压印提供的物理空间限制，研究了偶氮苯液晶聚合物在纳米尺度下偶氮苯分子取向。并且利用图案化的偶氮苯液晶聚合物在纳米尺度下研究其光机械效应。本课题为设计开发新型开关表面提供了新的研究思路，具有重要的现实意义。本论文工作主要分为以下四部分： 1．交联偶氮苯液晶聚合物的合成与表征。通过可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT），我们成功合成了可交联的偶氮苯液晶聚合物，并且通过差示扫描量热法（DSC），偏光显微镜（POM）,广角X射线衍射（WXRD），对其相态结构进行了分析。在交联剂二亚乙基三胺的作用下，使可交联偶氮苯聚合物发生交联反应获得轻度交联的偶氮苯液晶聚合物。 2．交联偶氮苯液晶聚合物纳米结构的制备和分子取向分析。利用硅模版，通过纳米压印手段，我们制备出交联偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵。通过POM和选区电子衍射（SAED）分析了纳米线中偶氮苯液晶基元取向，并且利用偏振紫外可见光谱仪确定了液晶基元的取向度。 3．偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵的光致形变。在特定波长的紫外和可见光照射下，我们通过原子力显微镜观察了交联偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵的形变。通过对不同周期纳米线的形变研究，我们讨论了取向度对形变的影响。 4．偶氮苯液晶聚合物纳米线矩阵的光致形变机理分析与讨论。 5．纳米结构的稳定性。在加热或者光照下，我们利用原子力显微镜对偶氮苯聚合物纳米结构的链段松弛行为进行了研究。

关键词：偶氮苯液晶聚合物纳米压印技术取向光机械效应链段松弛

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表面受限于胶束的聚合物分子链松弛行为研究

表面受限于胶束的聚合物分子链松弛行为研究

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作者：张善秀浙江理工大学

学位级别：硕士

随着聚合物材料尺寸降低,材料比表面积增大,表面性质主导了材料的物理性能。表面层分子的运动行为影响聚合物纳米材料的热稳定性、使用寿命等物理性能。系统地研究聚合物表面分子动力学,探究影响表面分子运动能力的因素对于揭示受限分... 详细信息

随着聚合物材料尺寸降低,材料比表面积增大,表面性质主导了材料的物理性能。表面层分子的运动行为影响聚合物纳米材料的热稳定性、使用寿命等物理性能。系统地研究聚合物表面分子动力学,探究影响表面分子运动能力的因素对于揭示受限分子运动行为的机理尤为重要。本论文利用聚合物胶束为模型,研究了薄膜表面分子链聚集态结构对表面分子链松弛行为的影响以及单颗聚合物胶束核内PS分子链的动力学。主要研究结果如下:（1）胶束核密度增大,胶束核内PS分子链段运动能力减弱,薄膜表面胶束核内聚苯乙烯（PS）的玻璃化转变温度升高。PS分子量影响胶束核内PS分子链段的松弛行为。胶束密度增加相同幅度,PS370-PAA111和PS283-PAA111体系的玻璃化转变温度的升高幅度远大于PS70-PAA25和PS84-PAA67体系。当PS分子量小于其缠结分子量（Me）,分子链之间无缠结,只有分子链堆砌密度影响核内PS分子链段运动。当PS分子量大于其缠结分子量（Me）,分子链堆砌密度会导致其缠结密度增大两者共同影响核内PS链段的运动,因而使其玻璃化转变温度增幅增大。（2）冠层PAA分子链长度影响薄膜表面胶束核内PS分子链的运动能力。PAA链长越长,冠层厚度增加,薄膜表面胶束核内PS分子链段运动能力越弱。该聚合物胶束体系可以认为是由类似本体的核和高运动能力的壳组成的纳米颗粒体系。自由表面效应影响其玻璃化转变温度。自由表面效应具有深度依赖性,随着“传递”深度的增加,自由表面效应逐渐减弱,最终消失。PAA链长越长,聚合物胶束冠层（PAA组分）厚度增大,自由表面效应对胶束核内PS分子链的影响减弱,从而使得核内PS分子链的运动能力减弱。（3）胶束形态影响核内PS分子链的松弛行为。棒状胶束核内PS分子链的松弛速率比球形胶束快个数量级,具有较低的玻璃化转变温度和松弛活化能（Ea）,表明棒状胶束核内PS分子比球形胶束核内PS分子具有更强的分子运动能力。由胶束形态转变的机理可知,棒状胶束核内PS分子链的伸展度比球形胶束核内PS分子链的伸展度低。因而,薄膜表面棒状胶束核内PS分子链具有更多的构象数,棒状胶束核内PS分子链的构象熵增加是导致棒状胶束核内PS分子链段运动能力增强的可能原因。（4）利用原子力显微镜（AFM）原位研究单颗聚合物胶束核内PS分子链的松弛行为。发现单颗聚合物胶束的高度随温度的变化曲线与非晶态聚合物的温度形变曲线相似。温度较低时,聚合物胶束高度基本不变。当温度升高到某一值（定义为Tfirst onset）时,胶束高度开始下降。随着温度的升高,在某一温度区间,胶束高度不随温度发生变化出现一个平台。温度进一步升高到某一值（定义为Tsecond onset）,聚合物胶束高度急剧下降。研究发现PS段分子量以及胶束核密度影响单颗聚合物胶束高度与温度的变化曲线。当PS分子量高于PS缠结分子量时（单颗PS283-PAA111聚合物胶束）,胶束高度随温度的变化曲线均有平台区域。当PS分子量低于缠结分子量以下时（单颗PS154-PAA49聚合物胶束）,胶束高度随温度的变化曲线上的平台区域消失,Tsecond onset消失。胶束核密度增加,PS分子链段运动能力减弱,Tfirst onset值升高。表明胶束高度与温度的变化曲线上的平台区域与分子链缠结有关,Tfirst onset值与胶束核内PS的玻璃化转变温度相关,Tsecond onset值与胶束核内PS的黏流温度(T

关键词：链段松弛聚苯乙烯胶束核表面动力学

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一种快速评价HIPS材料后收缩性能的方法

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合成材料老化与应用 2015年第4期44卷 29-33页

作者：陈平绪李玉虎程庆王林叶南飚曾幸荣金发科技股份有限公司产品研发中心塑料改性与加工国家工程实验室广东广州510663 华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

通过时温等效原理,研究了一种快速评价HIPS材料后收缩性能的方法。结果表明：影响HIPS材料后收缩行为最关键因素是其不同尺度链段的松弛行为；高温热处理条件下,HIPS材料以主链松弛为主,而低温条件下以小尺寸链段运动的次级松弛为主,从... 详细信息

通过时温等效原理,研究了一种快速评价HIPS材料后收缩性能的方法。结果表明：影响HIPS材料后收缩行为最关键因素是其不同尺度链段的松弛行为；高温热处理条件下,HIPS材料以主链松弛为主,而低温条件下以小尺寸链段运动的次级松弛为主,从而导致高温热处理的后收缩行为与室温不相符；通过降低热处理温度,在40℃~45℃热处理温度下放置168 h能够较好地模拟HIPS在室温下放置一个月的后收缩尺寸。

关键词： HIPS 后收缩链段松弛

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