电场作用下聚酰亚胺绝缘裂解机理的反应分子动力学模拟
采用ReaxFF(Reactive Force Field)反应分子动力学方法模拟了含有10个聚合度为4的Kapton型聚酰亚胺(Polyimide,PI)模型在电场作用下的破坏过程,从介观尺度下分析了其化学键的断裂/生成过程、特征产物的生成机理,并从原子内电荷结构的角度揭示了电场作用对化学键断裂的影响.对聚酰亚胺模拟体系外加强度分别为4、4.5、5、5.5、和6×10-3 V/nm电场,结果表明:电场强度影响分子裂解的速度和反应的平衡状态,在电场的作用下部分化学键最终断裂,游离出大量元素单体;酰亚胺环中的C-N键是聚酰亚胺分子裂解的初始反应,电场作用下苯环断裂与裂解主要特征产物C2H2和CO的生成有关;构成酰亚胺环中的C-N极性键的二原子在电场作用下,电荷结构发生变化,产生强转矩,导致极性键断裂.电场环境下绝缘材料聚酰亚胺分子链的裂解是电气设备固体绝缘失效的主要原因.
绝缘材料 聚酰亚胺 分子裂解 电场强度
黄旭炜 鲁旭 张颖 鲁扬飞 韩帅 李庆民
华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室 北京 102206;华北电力大学高电压与电磁兼容北京市重点实验室 北京 102206 中国电力科学研究院 北京 100192
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2015-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）