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PE辐射交联机理

  交联聚乙烯泡沫是一种新型材料,它以塑料(聚乙烯)为基本组分,含有大量气泡,因此也可以说是以气体为填料的复合塑料。聚乙烯具有质轻、省料、热导率低、隔热、隔音性能好、能吸收冲击荷载、具有优良的缓冲性能、比强度高等优点。在工业、农业、军事、日用品等方面得到了广泛应用。

  结晶型聚合物(如PE)的粘度在温度超过其熔点时,将出现急剧下降,这种特性对发泡成型极为不利,因为发泡成型需要聚合物具有适宜的粘性和弹性,以保持住气泡。交联的目的就是使聚合物的粘弹性增加,使适宜发泡的温度范围加宽,便于生产操作控制。

  常用的聚合物交联方法有辐射法和化学法,这两种方法的目的都是使聚合物分子产生自由基,然后相互交联成体型结构。

  电子交联需专用的工业电子加速器加工。化学交联常用交联剂过氧化二异丙苯(DCP)和助交联剂。

电子交联(又称辐射交联)

  电子交联就是用高能高速运动的电子束穿过被辐射的物质(这里指PE介质),而引起介质的交联反应。电子是原子的组成部分,体积比原子小很多。原子是构成分子的基本物质。原子由原子核和电子组成,原子核几乎占有原子的全部的质量,但体积却很小,其外围空间分布着环原子核高速运动并有各自轨道的电子。这样高能高速运动的电子就能穿透由原子、分子组成的物质。但另一方面,电子是荷电粒子,质量又小,当电子束与物质相互作用时,受介质分子(原子)库仑场作用,能量迅速损失,引起较大的能量吸收,故穿透力低,射程短,因此被辐照介质的厚度有限。一般1Mev的能量可以穿透2mmPE板材。

  辐射加工用高能电子束是工业电子加速器给出的被高压电场加速的具有相同能量的电子流,并且该电子流是定向的,能量和束流都可调。

  快速电子射入物质后,与原子的电子和原子核发生相互排斥和吸引的静电作用,电子束流的大部分能量消耗在和轨道电子的相互作用即原子的激发和电离上。激发就是半径较小轨道上的电子过渡到半径较大的轨道上。电离就是轨道电子脱离开原子。电离和激发所需的能量(约为30ev)远远低于加速器给出电子束流的能量,所以加速器给出的高能电子要在物质中进行多次碰撞(电离和激发)后才能把能量消耗掉,并且伴随每次碰撞其飞行方向也随之改变,这样能保证辐射的均匀性。

  不是所有的高分子都能进行电子辐射交联,并且交联和裂解是同时进行的,但总有一方面是主要的,这样就有电子辐射交联型和裂解型聚合物之分。如聚乙烯、EVA、乙丙共聚物等属于能进行辐射交联的物质。

  高聚物(指交联型的)吸收辐射能后使分子产生电离或激发:R~~→R++e-(电离)

  R~~→R*(或还有R**)( R*激发态 ,R**高能激发态)

  这两个状态都是不稳定态,亦或叫活性自由基,只要具备以下两个条件就可以进行加氢或抽氢自由基重排等便于交联的反应:①两个自由基相距很近②聚合物自由基的分子链可以自由运动。在结晶型聚合物的晶区内难以发生交联反应(结晶内部聚合物分子的运动受到束缚),交联主要在晶区外发生。交联类型有:H型交联与T型交联。

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