PVC塑料的辐射交联方法介绍

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辐射交联是最早采用的PVC交联方法之一，也是使用最广泛的交联方法。美国、日本等国已用此法生产辐射交联的PVC绝缘电线。普通PVC材料在辐射作用下并不交联，主要发生脱氯化氢反应与降解反应，产生共轭双键使产品变色。1959年，Pinner与Miller首先发现，多官能团不饱和单体能够强化PVC辐射下的交联反应，从而使PVC辐射交联成为可能。加入的多官能团不饱和单体主要有三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、三烯丙基异腈脲酸酯(TAIC)、三烯丙基腈脲酸酯(TAC)、二甲基丙烯酸四甘醇酯(TEGDM)、二丙烯酸四甘醇酯(TEG-DA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)等。
  U- c0 z; o1 V2 X" V6 A多年来，大量研究逐步揭示了PVC辐射交联中的反应原理及结构变化，并已经能够控制辐射交联PVC产品的结构与性能，使PVC的辐射交联技术已日臻成熟。
! @; W; k. O; k3 }- R5 gPVC辐射交联一般以60Co-γ射线或高能电子(EB)射线为辐照源、多官能团不饱和单体为交联剂，交联反应为自由基反应，PVC在辐射作用下C-Cl键断裂，形成自由基活性中心，多官能团不饱和单体在辐射引发下优先产生自由基并自聚，同时接枝到PVC长链自由基上，基本的交联结构为PVC-(交联剂)γ-PVC。
V K SHARMA等采用电子束(EB)辐射交联软PVC，研究了3种交联剂——TMPTA、TEGDM及TEGDA对软PVC的交联速率及热稳定性能的影响，以三盐基硫酸铅(TBLS)作为体系的稳定剂。结果表明，5%TMPTA的交联效果最好，当凝胶质量分数为60%时，其拉伸强度达到了23.5MPa，较未交联时提高了7%左右，同时交联软PVC的体积电阻系数、分解温度也能够得到明显的提高。
& k$ }# H4 N' rRatnam等采用了同样的辐射交联方法，采用TMPTA交联硬PVC，姒TBLS作为体系的稳定剂，研究了辐射剂量在20-200kGy时，其凝胶含量与硬PVC的拉伸强度、硬度的关系，同时测定了辐射剂量在100kGy时的Tg，并通过FTIR分析证实了通过电子束辐射的方法能够有效地避免降解反应的发生。研究发现，当辐射剂量为100kGy时，其凝胶质量分数达到85%，此时交联硬PVC的Tg较未交联试样提高了2.5℃。同时，通过对辐射交联硬PVC的性能研究表明，采用适当用量(4%)的交联剂交联的硬PVC试样的拉伸强度、硬度都得到明显提高，当凝胶质量分数达到80%时，其拉伸强度达到最大值55MPa，较未交联时提高了30%。此时，硬PVC的硬度也提高了13%左右，并随着凝胶质量分数的增加呈不断上升的趋势，结果见图4(略)、图5(略)。
PVC的辐射交联是非常复杂的反应，主要包括PVC交联、降解、脱HCl等。各种因素对PVC辐射交联的影响都是通过影响三者间的竞争关系来实现的。PVC辐射交联反应过程受多种因素影响：辐射剂量、辐射温度、反应氛围、交联剂、增塑剂、填料与加工助剂。辐射交联法与化学交联法相比具有很多优点，在电线电缆行业中得到广泛应用。
  m( R4 K/ `5 Q% [( D, C/ [辐射交联PVC产品性能优异，且生产效率高，节省能源，无环境污染。随着人们对环境问题的关注及辐射技术的进步，PVC辐射交联技术必将越来越引起人们的注意。
文章关键词： 塑料 材料