受阻酚促进点击化学交联聚乙烯共聚物在电力电缆绝缘中的高效交联策略

为解决高压电缆绝缘材料交联过程中有害副产物生成及功能基团残留问题，西安交通大学李盛涛团队创新性地提出利用受阻酚（TBM-6）促进环氧-羧酸点击化学交联反应。研究表明，TBM-6通过氢键络合降低反应能垒，使凝胶含量提升至92.6%，热延伸率降低至8.8%，同时显著提升材料抗氧化性和直流导电性能（降低1个数量级）。该研究为新型电缆绝缘材料设计提供了突破性解决方案。

　　

随着可再生能源和海洋资源开发的加速推进，高压直流（HVDC）电缆成为电力传输的核心载体。然而，当前主流绝缘材料过氧化物交联聚乙烯（XLPE）存在致命缺陷——交联过程中产生的甲烷、乙苯等副产物不仅会形成气隙缺陷，还需耗费数百小时高温脱气处理，严重制约生产效率和环保性能。更棘手的是，新兴的点击化学交联技术虽能实现无副产物交联，却因高分子链运动受限导致功能基团反应不完全，残留的环氧基团会引发材料老化。这一对矛盾成为制约下一代电缆绝缘材料发展的"卡脖子"难题。

西安交通大学李盛涛团队在《Polymer》发表的研究中，独辟蹊径地将受阻酚4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)（TBM-6）引入乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PE-GMA）/乙烯-丙烯酸共聚物（PE-AA）体系。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）追踪氢键络合过程，结合差示扫描量热法（DSC）分析交联动力学，系统评估了材料凝胶含量、热延伸率等性能指标，并通过氧化诱导时间（OIT）和直流电导率测试验证功能优化效果。

Crosslinking promotion of XLCP with hindered phenol
研究发现，TBM-6的酚羟基与环氧基形成氢键络合物，使SN₂亲核取代反应的过渡态能垒降低。当添加量达1 phr（每百份树脂份数）时，凝胶含量从87.2%跃升至92.6%，热延伸率则从25.8%骤降至8.8%，表明交联网络致密性显著提升。FTIR光谱中3550-3300 cm^-1处O-H特征峰增强与910 cm^-1环氧特征峰减弱，证实了氢键介导的反应促进机制。

Antioxidant and electrical properties
TBM-6的引入带来意外收获：氧化诱导时间延长3倍，显示卓越的抗氧化性能；更令人振奋的是，直流电导率降低达10倍，这归因于受阻酚清除载流子陷阱的能力。结晶度分析显示，TBM-6未改变晶体结构但细化晶粒，这种纳米尺度调控进一步抑制了空间电荷积聚。

Conclusion
该研究开创性地将受阻酚"一材三用"：既作为交联促进剂提升反应效率，又作为抗氧化剂增强稳定性，还能改善电绝缘性能。这种"三位一体"的设计理念突破了传统电缆材料性能优化的单一维度局限，为开发550 kV及以上超高压电缆绝缘材料提供了全新思路。特别值得注意的是，该方法与现有工业化生产设备兼容，无需改造生产线即可实现技术升级，具有显著的产业化应用前景。

Sample preparation
研究采用两步法制备样品：先将TBM-6与PE-GMA在117°C预混，再与PE-AA在150°C密炼，通过精确控制温度梯度实现功能基团的高效利用。对比实验证实，这种分步加工策略比直接共混法交联效率提高15%。

这项由李盛涛领衔、张伟杰等共同完成的研究，不仅解决了点击化学交联的技术瓶颈，更开辟了通过分子相互作用调控聚合物性能的新范式。正如审稿人所言："将受阻酚从传统的抗老化剂重新定义为多功能交联调节剂，堪称高分子材料设计领域的范式转移。"该成果获得国家电网科技项目和国家自然科学基金联合资助，彰显其工程应用价值与基础研究意义的完美统一。