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202505014.pdf
文章编号： 1672-6987（2025）05-0106-08 DOI： 10.16351/j.1672-6987.2025.05.014
韩晓莹， 关趁， 杨剑， 姚秀龙， 苏明龙， 王泽鹏*（青岛科技大学 机电工程学院， 山东 青岛266042）
摘要： 海底电缆接头是重要的电缆附件，其绝缘层在高压低温环境下能否保持性能稳定是影响电缆安全运行的重要因素。运用分子动力学建立了PVMQ（甲基苯基硅橡胶）与EPDM（三元乙丙橡胶）模型及其分别与盐溶液的双层结构模型，研究了两种不同橡胶绝缘层在高压低温环境下的性能及盐溶液在两种橡胶中的扩散行为。研究结果表明：50 MPa时，PVMQ的Tg为165 K，EPDM的Tg为238 K，PVMQ更耐低温。EPDM与PVMQ的自由体积分数均随温度的降低而降低，其中温度降低到220 K时，EPDM的自由体积分数为14.42%，PVMQ的自由体积分数为18.05%。此外，50 MPa、240 K时，ClO-、Cl-在EPDM中的扩散系数更大，
在两橡胶中的扩散系数相同。PVMQ在高压低温及盐溶液环境下有更好的防腐蚀性能和应用前景。
关键词： 扩散； 高压低温； 分子动力学模拟； 乙丙橡胶； 硅橡胶
中图分类号： TQ 330.1 文献标志码： A
引用格式： 韩晓莹， 关趁， 杨剑， 等. 高压条件下PVMQ和EPDM耐低温和耐盐性能的分子动力学模拟分析［J］. 青岛科技大学学报（自然科学版）， 2025， 46（5）： 106-113.
HAN Xiaoying， GUAN Chen， YANG Jian， et al. Molecular dynamics simulation analysis of low temperature and salt tolerance of PVMQ and EPDM under high pressure［J］. Journal of Qingdao University of Science and Technology（Natural Science Edition）， 2025， 46（5）： 106-113.
Molecular Dynamics Simulation Analysis of Low Temperature and Salt Tolerance of PVMQ and EPDM Under High Pressure
HAN Xiaoying， GUAN Chen， YANG Jian， YAO Xiulong， SU Minglong， WANG Zepeng（College of Electromechanical Engineering， Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China）
Abstract： Submarine cable joint is an important cable accessory. whether the insulation layer can maintain stable performance in high voltage and low temperature environment is an important factor affecting the safe operation of cables.At present， some cable accessories with high requirements still rely on imports， so it is necessary to accelerate the research on cable rubber materials. In this paper， PVMQ （methyl phenyl silicone rubber） and EPDM （ethylene propylene diene monomer） models and their double layer structure models with salt solution were established by using molecular dynamics. The properties of two different rubber insulation layers in high pressure and low temperature environment and the diffusion behavior of salt solution in two kinds of rubber were studied. The results show that at 50 MPa， the Tg of PVMQ is 165 K， the Tg of EPDM is 238 K， and PVMQ is more resistant to low temperature. The fraction of free volume of both EPDM and PVMQ decreases with the decrease of temperature. When the temperature decreases to 220 K， fraction of free volume of EPDM and PVMQ is 14.42% and 18.05%. In addition， at 50 MPa ， 240 K， the diffusion coefficients of ClO- and Cl- in EPDM are larger， and the diffusion coefficients of in the two rubbers is the same. PVMQ has better corrosion resistance and application prospects in high pressure， low temperature and salt solution environments.
Key words： diffusion； high pressure and low temperature； molecular dynamics simulation； ethylene-propylene rubber； silicone rubber
收稿日期： 2024-11-19
基金项目： 山东省自然科学基金项目（ZR2019MEM050）.
作者简介： 韩晓莹（1997—）， 女， 硕士研究生. * 通信联系人.
