Die herkömmliche Verstärkung von Polypropylen erfolgt typischerweise durch Zugabe von Elastomerverstärkern, wodurch eine synergistische Optimierung von Festigkeit, Zähigkeit und elektrischen Eigenschaften erschwert wird. Zur Lösung dieses Problems schlägt diese Studie eine additive-freie Strategie vor, bei der zufällig kopolymertes Polypropylen (PPR), isotaktisches Polypropylen (iPP) und Nukleierungsmittel durch Schmelzmischen kombiniert werden. Durch die Synergie von iPP und Nukleierungsmittel wird in PPR eine kristalline Phase mit hohem β-Kristallgehalt induziert (relativer β-Phasenanteil 42%). Nach isothermer Nachbehandlung steigt der β-Kristallgehalt auf 48% an, und es entstehen Mehrfachkorngrenzstrukturen. Diese Strukturen unterdrücken die Entstehung mechanischer und elektrischer Risse und erhöhen die Grenzflächenpolarisation, wodurch eine ausgewogene Optimierung von Festigkeit, Zähigkeit und elektrischen Eigenschaften erreicht wird. Bei Erhalt der Festigkeit erreicht die Zähigkeit 33,6 kJ/m², die Durchschlagsfestigkeit 455 kV/mm, und die dielektrische Konstante steigt auf 2,11. Die Durchschlagsfestigkeit ist proportional zur vierten Wurzel der Zähigkeit und entspricht der mechanisch-elektrischen Durchschlagstheorie von Fothergill. Darüber hinaus zeigt dieses Material im Vergleich zu herkömmlichen Gummi-Verstärkungssystemen eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen, wobei die Durchschlagsfestigkeit nach wiederholten mechanischen Schäden weiterhin über 300 kV/mm liegt. Diese Studie bietet einen neuen Ansatz zur Entwicklung und Herstellung von Materialien mit gleichzeitig hohen elektrischen und mechanischen Eigenschaften.

Polypropylen;Kristallisation;mechanische Eigenschaften;elektrische Eigenschaften