輻射交聯是指利用各種輻射引發聚合物高分子長鏈之間的交聯反應的技術手段。
基本介紹
- 中文名：輻射交聯
- 利用：利用特定的技術手段
- 性質：強力物理結合點
- 作用：化學性能獲得改善
定義,表征,機理和特點,套用,
定義
交聯，是指利用特定的技術手段，在聚合物高分子長鏈之間形成化學鍵或者圍觀強力物理結合點，從而使聚合物的物理性能、化學性能獲得改善並有可能引入新的性能。
這裡的“輻射”專指各種核輻射如電子束、γ射線、中子束、粒子束等等，光輻射如紫外光等的套用則屬於光化學領域，也可利用紫外光引發交聯反應，稱為光交聯。
聚合物的分子鏈與鏈之間缺乏緊密的結合力，使得整體材料在經受外力及環境溫度影響時產生變形或發生破壞，限制了其套用。根據實際套用範圍和目的，有必要對聚合物進行改性,交聯被認為是行之有效的方法。
表征
輻射交聯密度是基本的表征參數，是指單位體積聚合物中經過輻射作用後產生的交聯點的數目，用q表示。
對於純的聚合物，q=q0×D，式中q0為比例常數，D為聚合物在受到輻射作用時的吸收劑量。這是由英國的Charlesby等人發現的。
機理和特點
輻照交聯反應主要為射線輻照高分子後產生各種自由基，通過自由基的相互結合而形成新的連線鍵。因此輻照交聯反應效率取決於高分子鏈結構以及所處的環境。非晶態高分子的交聯效率較結晶或剛性高分子高。在交聯溫度低於高分子玻璃化溫度時，由於分子活動能力小，交聯效率低；提高溫度，可大大提高交聯效率。帶有苯環的化合物及氧氣的存在對交聯反應不利。
交聯效率可以用凝膠化劑量Rgel及輻射交聯產額Gc來表征。Rgel越低,Gc值越大,交聯效率越高。敏化劑可以降低輻照交聯劑量，如四氯化碳和三烯丙基異氰酸酯是典型的敏化劑，它們在射線作用下極易產生自由基。
高分子輻照交聯後由線型轉變為網狀結構，其性能發生相應的變化：①從可熔融變為不熔，耐高溫性能及高溫下的強度有明顯的提高；②分子間形成新的連線鍵，阻止了分子的相對滑移，剛性增加，蠕變行為減小；③耐應力開裂性能有所提高。
與化學交聯法相比，輻射交聯具有一系列技術上的優點。例如，輻射交聯可以在常溫和常壓下完成；控制吸收劑量就可以控制交聯度並易於再現。此外，輻射交聯還具有產品純淨，無廢物產生和生產效率高於化學法等優點。
套用
輻照交聯的產品主要有熱收縮材料、電線、電纜絕緣材料和聚乙烯泡沫塑膠。其中，輻射交聯的熱收縮材料主要用於電力、石油等部門。輻照交聯的電線、電纜絕緣材料具有良好的耐熱、耐油和耐燃特性，被廣泛用於汽車、飛機、電子等工業。輻射交聯的聚乙烯泡沫塑膠主要用作絕緣、建築、汽車座墊、救生、隔熱和包裝等材料。
1952年，英國的Charlesby發現輻照後的聚乙烯產生了交聯，從此聚乙烯的交聯研究蓬勃展開。高能輻射裝置如電子加速器、鈷-60同位素輻射源等的迅速發展客觀上也為輻射交聯的研究提供了堅實的物質基礎。
利用輻射交聯技術生產的一大類產品是具有特殊“記憶效應”的熱收縮材料。它是利用聚乙烯等結晶型高分子材料加熱後擴張，然後冷卻成型，當再加熱，材料又回到擴張前狀態，利用它可收縮的特性來做電線電纜接頭處的絕緣材料或防腐包覆層等。美國Raychem公司生產的輻射交聯熱收縮材料為他們帶來了相當可觀的經濟效益。
另一大類產品則是輻射交聯的電線電纜。
橡膠這類聚合物的輻射交聯則有另一個專用名詞：輻射硫化
