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PVC的辐照交联

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  辐照交联是最早采用的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照交联的PVC绝缘电线。普通PVC材料在辐照作用下并不交联,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辐照下的交联反应,从而使PVC辐照交联成为可能。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。
 
  多年来,大量研究逐步揭示了PVC辐照交联中的反应原理及结构变化,并已经能够控制辐照交联PVC产品的结构与性能,使PVC的辐照交联技术已日臻成熟。

  PVC辐照交联一般以Co60-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在辐照作用下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照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)辐照交联软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。

  Ratnam等采用了同样的辐照交联方法,采用TMPTA交联硬PVC,姒TBLS作为体系的稳定剂,研究了辐照剂量在20-200kGy时,其凝胶含量与硬PVC的拉伸强度、硬度的关系,同时测定了辐照剂量在100kGy时的Tg,并通过FTIR分析证实了通过电子束辐照的方法能够有效地避免降解反应的发生。研究发现,当辐照剂量为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,通过对辐照交联硬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。

  PVC的辐照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辐照交联的影响都是通过影响三者间的竞争关系来实现的。PVC辐照交联反应过程受多种因素影响:辐照剂量、辐照温度、反应氛围、交联剂、增塑剂、填料与加工助剂。辐照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。

  辐照交联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照技术的进步,PVC辐照交联技术必将越来越引起人们的注意。

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