复合材料学报

作者：李亚莎, 王佳敏, 夏宇, 郭玉杰, 晏欣悦, 陈俊璋,

关键词：分子动力学模拟, 聚丙烯, 纳米ZnO, 玻璃化转变温度, 力学性能,

聚丙烯(PP)作为环境友好型热塑性材料，在超特高压电缆线路的应用中具有巨大潜力。但其在实际应用中，热、力学性能难以协同提升，所处的潮湿环境加速了水树枝的引发，严重掣肘了PP的快速发展。为此，基于分子动力学模拟技术，搭建纯PP、半径分别为0.4 nm和0.6 nm的球型纳米粒子ZnO/PP复合模型及含水分子的模型，利用热、力学性能等参数指标的变化情况，从分子层面研究球型纳米ZnO对PP性能的影响。结果表明：纳米ZnO能够在提高PP热稳定性的同时，改善其力学性能，且不同半径的ZnO颗粒提升效果有所不同。其中，半径为0.6 nm的纳米ZnO使PP的玻璃化转变温度提高56 K，能够明显降低其杨氏模量和剪切模量，对PP分子链运动和水分子运动具有较好的抑制作用。水分子使均方位移有明显的提高，玻璃化转变温度和力学参数均下降，扩散能力随着温度的升高不断增强；由于纳米ZnO与水分子之间的氢键作用，该复合体系中水分子运动受限，从而保持良好的热稳定性。研究结果对抑制PP水树枝生长、老化及开发实用型和环境友好型电缆料提供了微观层面的参考。

来源：2024年第1期

《复合材料学报》期刊编辑部

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