專利名稱：用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚乙烯中取向排列的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣設(shè)備的聚合物絕緣材料的改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及電場誘導(dǎo)蒙脫土在電氣設(shè)備的聚こ烯絕緣材料中取向分散的裝置，同時還涉及一種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
電氣設(shè)備的聚合物絕緣材料在高電場長期作用下，內(nèi)部存在的缺陷極易引發(fā)局部放電，并導(dǎo)致電樹枝產(chǎn)生和發(fā)展。樹枝老化是ー種出現(xiàn)在聚合物中的電老化現(xiàn)象，因其放電破壞通道的形狀與樹枝相似而得名。電樹枝老化通道的發(fā)展將造成材料的絕緣性能降低，最終導(dǎo)致絕緣失效，電氣設(shè)備損壞。如何改進(jìn)聚合物絕緣材料的抗電樹枝老化能力，是目前 本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。隨著對聚合物電樹枝化研究的不斷深入，采取的抑制電樹枝的方法也再不斷得深入和提高。目前，抑制電樹枝化的著手點(diǎn)為改善電場分布、避免電場集中、抑制空間電荷、削弱局部放電等，歸納起來，主要有以下三個措施I、完善電纜結(jié)構(gòu)。例如用半導(dǎo)電聚合物來替代浸潰的半導(dǎo)電帶。2、改進(jìn)制造エ藝。例如為了減少半導(dǎo)電屏蔽層和絕緣層間界面處缺陷，所采用的三層同時擠出工藝；為了減少絕緣中的殘余應(yīng)カ和改善結(jié)晶狀態(tài)，所采用的絕緣后處理工藝；為了減少雜質(zhì)和微孔，所采用的超浄化技術(shù)等。3、改進(jìn)材料成分。例如在聚こ烯絕緣中，加入電壓穩(wěn)定劑以抑制電樹枝的引發(fā)。以上抑制措施，絕大部分尚處于理論研究或?qū)嶒烌炞C階段，有的在發(fā)揮抑制作用的同時卻存在成本高、エ藝復(fù)雜、帶來其他負(fù)面效應(yīng)。所以，需繼續(xù)探索實(shí)際中確實(shí)行之有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、簡單容易的抑制電樹枝的新方法。在電場力作用下，粒子在液體介質(zhì)中受到多種カ的作用，如電場的極化作用、熱運(yùn)動、流體拉伸作用、重力等，如果電場的極化作用占主導(dǎo)地位，粒子將在液體介質(zhì)中沿電場方向排列。國內(nèi)外學(xué)者已利用電場誘導(dǎo)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了碳納米管、石墨納米片、玻璃纖維等在聚合物基體中取向排列。例如2005年8月3日公開的公開號為1649094的“制備納米間隙的外電場誘導(dǎo)取向沉積方法”，介紹了ー種電場誘導(dǎo)金屬在電場梯度最大的電極對尖端處取向生長的方法。粒子受電場誘導(dǎo)在基體中取向排列后，往往表現(xiàn)出各向異性。由此，材料沿取向方向和垂直于取向方向的光學(xué)性能、力學(xué)性能、熱血性能等將發(fā)生改變，材料的整體性能得到提升。蒙脫土是ー種納米級的層狀硅酸鹽，將它加入到聚こ烯中，能有效的抑制電樹枝生長，原因是I、蒙脫土像屏障ー樣延長電樹枝的放電距離；2、蒙脫土阻隔氣體、液體，延緩化學(xué)分解和汽化；3、蒙脫土與聚こ烯形成界面勢壘對轟擊聚こ烯的電子產(chǎn)生散射作用。但是蒙托土在聚こ烯基體中隨機(jī)排列，以上“阻擋”等作用無法發(fā)揮到最佳，因此，在此方面還有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的之ー是提供一種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置；本發(fā)明的目的之ニ是提供一種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的系統(tǒng)；本發(fā)明的目的之三是提供ー種利用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的方法。該方法采用ー個エ頻交流電源使熔融狀態(tài)下的低聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料中的蒙脫土沿平行于電場方向取向排列，對于垂直于誘導(dǎo)電場方向生長的電樹枝，具有能提高電樹枝引發(fā)起始電壓、降低電樹枝引發(fā)率、延緩電樹枝生長速度、減少電樹枝生長長度，同時エ藝簡單、成本較低、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
該種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，包括上電極和下電極，所述上、下電極相對設(shè)置，通電后將在兩者之間形成均勻電場空間，該均勻電場空間內(nèi)用于放置樣品容納器，所述樣品容納器包括一硬質(zhì)板材，所述板材上設(shè)置有通孔，所述樣品先放置在通孔內(nèi)，樣品的上下表面分別緊貼設(shè)置ー層聚酯薄膜進(jìn)行封閉，通過熱壓成型，成型后，再在上下表面的聚酯薄膜上再分別附上ー層環(huán)氧玻纖板，形成樣品容納器，所述上電極和下電極上分別設(shè)置有高壓接入端和接地端；進(jìn)ー步，所述裝置還包括輔助壓緊機(jī)構(gòu)，所述輔助壓緊機(jī)構(gòu)用于對上、下電極板施加壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸；進(jìn)ー步，所述輔助壓緊機(jī)構(gòu)包括絕緣底座，所述絕緣底座上設(shè)置有套筒安裝架，所述套筒安裝架上設(shè)置有帶有內(nèi)螺紋的套筒，所述套筒內(nèi)安裝有帶外螺紋的絕緣抵緊桿，兩者采用螺紋配合，所述絕緣抵緊桿的下端與上電極相對設(shè)置，通過使絕緣抵緊桿沿套筒向下移動，對上電極施加向下的壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸；進(jìn)ー步,所述樣品容納器采用的硬質(zhì)板材為厚度為O. 5_、直徑為200_的圓形鋼板，所述通孔采用直徑為IOOmm的圓孔,聚酯薄膜采用厚度為O. 1mm、直徑為250mm的圓形薄膜，環(huán)氧玻纖板采用厚度為O. 5mm、直徑為250mm的圓形玻纖板；進(jìn)ー步，所述上電極設(shè)置有高壓接入端，所述下電極設(shè)置有接地端；進(jìn)ー步，所述上、下電極由兩塊厚度為10mm、直徑為170mm的圓形黃銅板組成，電極邊緣均進(jìn)行倒角處理。本發(fā)明的目的之ニ是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的系統(tǒng)，包括如前所述的裝置，還包括加熱裝置和加電壓裝置，所述加電壓裝置用于向電極提供高壓輸入，所述加熱裝置上設(shè)置有用于引入高壓電源線和接地線的套管。進(jìn)ー步，所述加熱裝置為一臺溫度至少可調(diào)至170°C且上端帶有套管的老化箱。本發(fā)明的目的之三是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的利用上述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的方法，包括以下步驟步驟I :制備樣品容納器以蒙脫土含量為I 5%的顆粒狀的聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料作為樣品，置于通孔內(nèi)，上下各覆一層聚酯薄膜，在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為15(Tl80°C，熱壓時間為l(T30min ；步驟2 :裝樣品與接線壓好后，再在上、下聚酯薄膜的表面各附上ー層環(huán)氧玻纖板，然后將樣品容納器放入上電極和下電極之間；操作輔助壓緊機(jī)構(gòu)，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品緊密接觸；此時，再將形成一體的取向排列的裝置放入加熱裝置中，加電壓裝置的高電壓輸出線穿過加熱裝置的套管與電極的高壓接入端相連，地線與接地端相連；步驟3 :加熱將加熱裝置的溫度調(diào)至17(T250°C并保持l(T20min，使樣品達(dá)到熔融狀態(tài)；步驟4:加電場保持加熱溫度恒定不變，通過加電壓裝置向樣品施加強(qiáng)度為18 20kV/mm的エ頻交流電場，時間為l(Tl5min。
步驟5 :降溫去電場保持電場不變，讓老化箱停止加熱，等溫度自然降低至100°C以下時，撤去電場。步驟6 :等老化箱內(nèi)溫度慢慢冷卻至室溫時，高壓接入端接地線放電，取出排列取向的裝置和樣品，結(jié)束。本發(fā)明的有益效果是I、裝置簡單、牢固整個裝置結(jié)構(gòu)緊湊，部件由強(qiáng)度較好的材質(zhì)制成，能夠確保牢固性，各部件間由螺栓固定或螺紋咬合而成，連接牢固，拆卸或組裝非常方便；2、占地面積小裝置占地面積小，不用的時候，可拆為若干小部件，方便存放，節(jié)約空間；3、安全性高首先，取向誘導(dǎo)裝置架采用優(yōu)良的絕緣材料制成，使樣品與部件間保有一定的安全距離，其次，樣品放在關(guān)閉的加熱裝置中加熱，高壓端通過上端的套管接入，避免了人與的帶電樣品相接觸，保證了操作人員的安全性。再次，樣品上下表面附有聚酷薄膜和環(huán)氧玻纖板，在樣品和電極間形成有效的絕緣，聚酯薄膜和環(huán)氧玻纖板的面積大于樣品和電極，延長了放電距離，削弱了沿面放電引起的擊穿，這樣就使誘導(dǎo)電場能安全的升高到設(shè)計的強(qiáng)度；4、有效性樣品放在加熱箱中加熱，高壓端由套管接入，這樣的設(shè)計能輕松實(shí)現(xiàn)將復(fù)合材料加熱至熔融狀態(tài)后，在保持溫度不變的情況下施以設(shè)計的電場強(qiáng)度，保證了蒙脫土在電場極化力的作用下，克服粘滯阻力和熱運(yùn)動力等而發(fā)生趨于平行于電場方向的有效的取向翻轉(zhuǎn)； 5、靈活性利用加電壓裝置可以對施加的電壓進(jìn)行連續(xù)的調(diào)節(jié)，再改變材料的厚度，可以得到不同強(qiáng)度的誘導(dǎo)電場，就能對厚度不同、溫度不同或蒙脫土含量不同的材料實(shí)現(xiàn)不同程度的取向誘導(dǎo)。本發(fā)明可廣泛用于改進(jìn)聚合物材料的抗電樹枝能力，特別是提高電カ電纜絕緣層材料聚こ烯的抗電樹枝特性，以保證電カ電纜的安全可靠運(yùn)行。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。


為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中圖I是本發(fā)明試驗裝置的正面視圖；圖2為不同樣品的紫外光透射率示意圖；圖3為紫外光(UV)入射不意圖；圖4為電場誘導(dǎo)前后MMT分散示意圖和樣品斷面的SEM圖；圖5為不同樣品的電樹枝生長過程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I中，I-稠木棒a，2-上環(huán)氧玻纖板a，3-螺栓，4-稠木棒b，5-聚四氟こ烯套筒，6-螺紋，7-環(huán)氧玻纖板b，8-聚酯薄膜，9-高壓接入端，10-上電極，11-接地端，12-下環(huán)氧玻纖板c, 13-環(huán)氧玻纖板d, 14-下電極，15 -樣品容納器，16-樣品。該取向排列的裝置包括上電極10和下電極14，上、下電極相對設(shè)置，通電后將在兩者之間形成均勻電場空間，該均勻電場空間內(nèi)用于放置樣品容納器，本實(shí)施例中，樣品容納器由ー塊厚度為O. 5mm、直徑為200mm的圓形鋼板在圓心處設(shè)置ー個直徑為IOOmm的圓形通孔制成。當(dāng)樣品放入通孔后，樣品上下表面緊貼著附上ー層厚度為O. 1mm、直徑為250mm的圓形聚酷薄膜8進(jìn)行封閉，通過熱壓成型，成型后，然后再在上下聚酯薄膜8的表面各附上ー層厚度為O. 5mm、直徑為250mm的圓形環(huán)氧玻纖板17,形成樣品容納器。本實(shí)施例中，上、下電極由兩塊厚度為10mm、直徑為170mm的圓形黃銅板組成，電極邊緣均進(jìn)行倒角處理。上電極在距離邊緣IOmm處帶有了ー個方向向上、直徑為20mm、高為30mm、上端帶孔、黃銅材質(zhì)的螺栓，以便高壓接入端9接線。下電極的圓心處帶有ー個方向向下、直徑為20mm、高為30mm、上端帶孔、黃銅材質(zhì)的螺栓，以便固定下電極和接地端接線。該裝置還包括輔助壓緊機(jī)構(gòu)，輔助壓緊機(jī)構(gòu)用于對上、下電極板施加壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸。本實(shí)施例中，輔助壓緊機(jī)構(gòu)包括絕緣底座，絕緣底座上設(shè)置有套筒安裝架，套筒安裝架上設(shè)置有帶有內(nèi)螺紋的套筒，套筒內(nèi)安裝有帶外螺紋的絕緣抵緊桿，兩者采用螺紋配合，絕緣抵緊桿的下端與上電極相對設(shè)置，通過使絕緣抵緊桿沿套筒向下移動，對上電極施加向下的壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸，具體而言，絕緣底座即為圖中的下環(huán)氧玻纖板cl2，套筒安裝架由上環(huán)氧玻纖板a和四根起支撐固定作用的稠木棍I所組成。上下兩塊環(huán)氧玻纖板大小相等，呈厚為20mm、邊長為300mm的正方形，四個頂點(diǎn)處各挖有ー個直徑為20mm的圓孔，稠木棒呈長為250mm、直徑為20mm的圓柱體，上下兩端攻有螺紋，環(huán)氧玻纖板和稠木棍通過螺栓固定在一起。上環(huán)氧玻纖板a2的中心挖了ー個直徑為70_的圓孔，該孔中鑲嵌了一個高為40mm、外徑為70mm、內(nèi)徑為35mm、內(nèi)壁帶有螺紋的聚四氟こ烯套筒5。絕緣抵緊桿采用直徑為35_、長250mm帶有外螺紋的圓柱形稠木棒b4,通過轉(zhuǎn)動絕緣抵緊桿的手柄，可使絕緣抵緊桿在套筒中上下旋動。絕緣抵緊桿的下端還通過螺紋連接了一個厚為35mm、直徑為150mm的環(huán)氧玻纖板dl3。下環(huán)氧玻纖板c的中心有ー個直徑為20mm的小孔，供下電極的螺栓穿過以便固定下電極。當(dāng)然，輔助壓緊裝置的結(jié)構(gòu)不限于上述所公開的這ー種，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，還可以采用其他方式，如電機(jī)帶動下壓活塞的方式或者在上、下電極板上設(shè)置液壓夾具的方式為上下電極提供相向的夾緊力，只要能夠用于對上、下電極板施加壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸，就可以應(yīng)用于本發(fā)明的裝置上?；谏鲜鲅b置，本發(fā)明 還提供了一種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的系統(tǒng)，包括如前所述的取向排列的裝置，還包括加熱裝置和加電壓裝置，加電壓裝置用于向電極提供高壓輸入，加熱裝置上設(shè)置有用于引入高壓電源線和接地線的套管，加熱裝置為一臺溫度至少可調(diào)至170°C且上端帶有套管的老化箱。本發(fā)明還公開了ー種采用如前所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的方法，以下將通過三個實(shí)施例對該方法進(jìn)行說明。實(shí)施例一包括以下步驟步驟I :制備樣品容納器以蒙脫土含量為1%的顆粒狀的聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料作為樣品，置于通孔內(nèi)，上下各覆一層聚酯薄膜，在平板硫化機(jī)上以150°C的模壓溫度，熱壓30分鐘。樣品腔15厚度為O. 5mm，熱壓后樣品厚度為O. 75mm ；步驟2 :裝樣品與接線壓好后，再在上、下聚酯薄膜的表面各附上ー層環(huán)氧玻纖板，然后將樣品容納器放入上電極和下電極之間；操作輔助壓緊機(jī)構(gòu)，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品緊密接觸；此時，再將形成一體的取向排列的裝置放入加熱裝置中，加電壓裝置的高電壓輸出線穿過加熱裝置的套管與電極的高壓接入端相連，地線與接地端相連；步驟3 :加熱將老化箱的溫度調(diào)至170°C并保持20min，使樣品16達(dá)到熔融狀態(tài)；步驟4:加電場保持加熱溫度恒定不變，通過加電壓裝置向樣品施加強(qiáng)度為18kV/mm的エ頻交流電場，時間為15min ；步驟5 :降溫去電場保持電場不變，讓老化箱停止加熱，等溫度自然降低至100°C以下時，撤去電場。步驟6 :等老化箱內(nèi)溫度慢慢冷卻至室溫時，高壓接入端接地線放電，取出排列取向的裝置和樣品，結(jié)束。實(shí)施例ニ與實(shí)施例一的不同之處在于，若要對電場誘導(dǎo)取向后的樣品進(jìn)行電樹枝引發(fā)試驗，為了便于后期在樣品中插入直徑為4mm的針電扱，改用厚度為20mm的鉄板制成樣品腔，熱壓后樣品厚度為23mm。其他操作的參數(shù)選擇步驟I中，在平板硫化機(jī)上以180°C的模壓溫度，熱壓10分鐘；步驟3中，將老化箱的溫度調(diào)至250°C并保持lOmin，使樣品16達(dá)到熔融狀態(tài)；步驟4中，保持加熱溫度恒定不變，通過加電壓裝置向樣品施加強(qiáng)度為20kV/mm的エ頻交流電場，時間為lOmin。實(shí)施例三
為了取得不同的電樹枝抑制效果，蒙脫土添加量改為3%。此時蒙脫土含量増加，聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料的粘度也就増加，蒙脫土在電場誘導(dǎo)取向的過程中所受的粘滯阻力増大。要使電場誘導(dǎo)蒙脫土取向的效果不變，將加熱溫度依次升高到200°C和250°C，以減少復(fù)合材料的粘度，使蒙脫土順利取向翻轉(zhuǎn)。其他操作的參數(shù)選擇步驟I中，在平板硫化機(jī)上以155°C的模壓溫度，熱壓22分鐘；步驟3中，將老化箱的溫度調(diào)至220°C并保持15min，使樣品達(dá)到熔融狀態(tài)；步驟4中，保持加熱溫度恒定不變，通過加電壓裝置向樣品施加強(qiáng)度為19kV/_的エ頻交流電場，時間為12min。實(shí)施例四為了取得不同的電樹枝抑制效果，蒙脫土添加量改為5%，其他操作與實(shí)施例三相 同。以實(shí)施例一的得到的蒙脫土為實(shí)驗對象，對其性質(zhì)和特性做以下探討一、電場誘導(dǎo)蒙脫土取向效果I)紫外光透射率納米粒子在聚合物中的分散形態(tài)直接影響光線在復(fù)合材料中的傳播。相同厚度的電場誘導(dǎo)前后的樣品的紫外光透射率如圖2所示。其中，純低密度聚こ烯、電場誘導(dǎo)后的低密度聚こ烯、低密度聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料、電場誘導(dǎo)后的低密度聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料依次簡寫為LDPE、LDPE (AC)、LDPE/MMT、LDPE/MMT (AC)。紫外光沿平行于誘導(dǎo)電場的方向入射，具體如圖3所示。從圖2可知1)LDPE/MMT的透光率明顯小于LDPE，說明MMT對紫外光有一定的阻擋作用；2)LDPE/MMT(AC)的透光率略大于LDPE/MMT ;3)LDPE (AC)的透光率與LDPE幾乎相等，表明2)的結(jié)果不是由電場誘導(dǎo)LDPE所引起的。綜上，經(jīng)電場誘導(dǎo)后MMT對平行于電場方向入射的紫外光的阻擋作用減弱，也就是說MMT發(fā)生了趨于平行于光線入射方向也就是誘導(dǎo)電場方向的取向排列，具體如圖3 (b)所示。2) SEM利用液氮對電場誘導(dǎo)前后的樣品進(jìn)行脆斷，在室溫下，用場發(fā)射掃描式電子顯微鏡(FEI Nova 400 nano SEM)對斷面進(jìn)行觀測，結(jié)果如圖4所示。電場誘導(dǎo)前，蒙脫土在低密度聚こ烯基體中隨機(jī)排列。電場誘導(dǎo)后，原垂直于電場方向的蒙脫土(如圖3. (a)中橢圓圈所示)數(shù)量減少了，而平行于電場方向的蒙脫土(如圖3 (b)中方框所示)數(shù)量増加了。結(jié)合電場誘導(dǎo)前后蒙脫土的分散示意圖可推知，在電場極化作用下，部分蒙脫土發(fā)生了趨于平行于誘導(dǎo)電場方向的的取向排列。ニ、電場誘導(dǎo)蒙脫土取向前后材料的電樹枝生長特性對樣品施加工頻交流電壓，升壓速度為O. 5kV/min,以電樹枝生長長度到達(dá)10 μ m時的電壓作為電樹枝引發(fā)起始電壓，每種樣品重復(fù)7次，求平均電樹枝起始電壓。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電場誘導(dǎo)MMT取向排列后材料的平均電樹枝起始電壓由8kV升高到11. 5kV。以SkV的電壓對每ー種樣品的8個式樣同時進(jìn)行電樹枝引發(fā)實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)加壓20min后LDPE/MMT的電樹枝引發(fā)率為88%，而LDPE/MMT (AC)的電樹枝引發(fā)率下降到57%。圖5為電場誘導(dǎo)蒙脫土取向前后材料的電樹枝的生長過程。LDPE/MMT加壓20min就引發(fā)出電樹枝，隨后電樹枝較快的生長。LDPE/MMT(AC)在加壓20min至60min才逐漸引發(fā)出電樹枝，之后電樹枝緩慢生長，無論是沿電場方向還是垂直于電場方向，LDPE/MMT (AC)的電樹枝長度都明顯小于LDPE/MMT，前者的長度僅為后者的1/3 1/2左右。綜上，電場誘導(dǎo)蒙脫土取向排列后低密度聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料電樹枝引發(fā)困難、電樹枝生長緩慢、電樹枝生長長度縮短，即材料具有了較好的電樹枝抑制能力。 最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗g和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，其特征在于所述裝置包括上電極和下電極，所述上、下電極相對設(shè)置，通電后將在兩者之間形成均勻電場空間，該均勻電場空間內(nèi)用于放置樣品容納器，所述樣品容納器包括一硬質(zhì)板材，所述板材上設(shè)置有通孔，所述樣品先放置在通孔內(nèi)，樣品的上下表面分別緊貼設(shè)置ー層聚酯薄膜進(jìn)行封閉，通過熱壓成型，成型后，再在上下表面的聚酯薄膜上再分別附上ー層環(huán)氧玻纖板，形成樣品容納器，上電極和下電極這兩者的其中一個電極設(shè)置有高壓接入端，而另ー個電極設(shè)置有接地端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，其特征在于所述裝置還包括輔助壓緊機(jī)構(gòu)，所述輔助壓緊機(jī)構(gòu)用于對上、下電極板施加壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，其特征在于所述輔助壓緊機(jī)構(gòu)包括絕緣底座，所述絕緣底座上設(shè)置有套筒安裝架，所述套筒安裝架上設(shè)置有帶有內(nèi)螺紋的套筒，所述套筒內(nèi)安裝有帶外螺紋的絕緣抵緊桿，兩者采用螺紋配合，所述絕緣抵緊桿的下端與上電極相對設(shè)置，通過使絕緣抵緊桿沿套筒向下移動，對上電極施加向下的壓力，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品保持緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，其特征在于所述樣品容納器采用的硬質(zhì)板材為厚度為O. 5_、直徑為200_的圓形鋼板，所述通孔采用直徑為IOOmm的圓孔,聚酯薄膜采用厚度為O. 1mm、直徑為250mm的圓形薄膜,環(huán)氧玻纖板采用厚度為O. 5_、直徑為250_的圓形玻纖板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，其特征在干所述上電極設(shè)置有高壓接入端，所述下電極設(shè)置有接地端。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的裝置，其特征在于所述上、下電極由兩塊厚度為10mm、直徑為170mm的圓形黃銅板組成，電極邊緣均進(jìn)行倒角處理。
7.用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的系統(tǒng)，其特征在于包括如權(quán)利要求I至6任一所述的裝置，還包括加熱裝置和加電壓裝置，所述加電壓裝置用于向電極提供高壓輸入，所述加熱裝置上設(shè)置有用于引入高壓電源線和接地線的套管。
8.如權(quán)利要求7所述的用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的系統(tǒng)，其特征在于所述加熱裝置為一臺溫度至少可調(diào)至170°C且上端帶有套管的老化箱。
9.采用如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚こ烯中取向排列的方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :制備樣品容納器以蒙脫土含量為3 5%的顆粒狀的聚こ烯/蒙脫土復(fù)合材料作為樣品，置于通孔內(nèi)，上下各覆一層聚酯薄膜，在平板硫化機(jī)上進(jìn)行熱壓，熱壓溫度為150 180で，熱壓時間為l(T30min ；步驟2 :裝樣品與接線壓好后，再在上、下聚酯薄膜的表面各附上ー層環(huán)氧玻纖板，然后將樣品容納器放入上電極和下電極之間；操作輔助壓緊機(jī)構(gòu)，使上電極、下電極、環(huán)氧玻纖板、聚酯薄膜及樣品緊密接觸；此時，再將形成一體的取向排列的裝置放入加熱裝置中，加電壓裝置的高電壓輸出線穿過加熱裝置的套管與電極的高壓接入端相連，地線與接地端相連；步驟3 :加熱將加熱裝置的溫度調(diào)至17(T250°C并保持l(T20min，使樣品達(dá)到熔融狀態(tài)；步驟4 :加電場保持加熱溫度恒定不變，通過加電壓裝置向樣品施加強(qiáng)度為18 20kV/mm的エ頻交流電場，時間為I(Tl) min ； 步驟5 :降溫去電場保持電場不變，讓老化箱停止加熱，等溫度自然降低至100°C以下時，撤去電場。步驟6 :等老化箱內(nèi)溫度慢慢冷卻至室溫時,高壓接入端接地線放電,取出排列取向的裝置和樣品，結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電場誘導(dǎo)蒙脫土在聚乙烯中取向排列的裝置，包括上電極和下電極，上、下電極相對設(shè)置，通電后將在兩者之間形成均勻電場空間，該均勻電場空間內(nèi)用于放置樣品容納器，上電極和下電極上分別設(shè)置有高壓接入端和接地端，基于該取向排列的裝置，本發(fā)明還提供了一種系統(tǒng)和方法，該方法采用一個工頻交流電源使熔融狀態(tài)下的低聚乙烯/蒙脫土復(fù)合材料中的蒙脫土沿平行于電場方向取向排列，對于垂直于誘導(dǎo)電場方向生長的電樹枝，具有能提高電樹枝引發(fā)起始電壓、降低電樹枝引發(fā)率、延緩電樹枝生長速度、減少電樹枝生長長度，同時工藝簡單、成本較低、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C08K3/34GK102831992SQ20121028725
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者楊麗君, 廖瑞金, 顧佳, 柏舸, 李劍, 徐積全, 李蕭 申請人:重慶大學(xué)