輻射交聯(lián)相關(guān)知識(shí)

1、輻射交聯(lián)相關(guān)知識(shí)輻射交聯(lián)電線電纜電線電纜第一節(jié)第一節(jié)絕緣材料的輻射交聯(lián)絕緣材料的輻射交聯(lián)電線電纜工業(yè)是機(jī)械電子工業(yè)的一個(gè)極其重要的組成部分。電線電纜是傳送電能、傳輸信息和制造各種電器、儀表不可缺少的基本元件，是電氣化、信息化的基礎(chǔ)產(chǎn)品。隨著社會(huì)城市現(xiàn)代化發(fā)展的需求，無論在微電子、家電、汽車、航空、通訊、電力等系統(tǒng)，還是交通運(yùn)輸和建筑領(lǐng)域?qū)﹄娋€電纜不斷提出更高的要求，如耐溫性、耐環(huán)境老化、和耐開裂性，以提高產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性和安全性。這是常

2、規(guī)電線電纜所滿足不了的，電線電纜絕緣的交聯(lián)改性可大大提高電線電纜的工作溫度、耐溶劑、耐環(huán)境老化，耐開裂等性能。如普通聚乙烯（PE）絕緣電線電纜，由于絕緣是線型聚合物，受熔融溫度限制，只能在70℃以下場(chǎng)合使用，耐溶劑性、耐開裂性差。如果絕緣形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致性能上顯著提高，使其耐溫和耐化學(xué)試劑性等得到改善。通常PE在7090℃軟化，在110125℃熔流，而交聯(lián)后的PE即使在250℃仍然不會(huì)改變形狀。線纜工業(yè)中有三條途徑實(shí)現(xiàn)交聯(lián)：即化學(xué)交聯(lián)（

3、CV）、硅烷交聯(lián)（SV）和輻射交聯(lián)（RP）。輻射交聯(lián)在中小型電線電纜絕緣的交聯(lián)加工改性中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。二十世紀(jì)70年代，隨著工業(yè)電子加速器的發(fā)展和在輻射加工中的應(yīng)用，電線電纜絕緣的輻射交聯(lián)已成為輻射技術(shù)應(yīng)用和加工的最大領(lǐng)域。電線電纜絕緣的輻射交聯(lián)加工它不僅與聚合物材料的輻射化行為和結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，還涉及到材料科學(xué)、聚合物化學(xué)以及加工工藝學(xué)，是多學(xué)科、多技術(shù)結(jié)合的共同結(jié)果.1.電線電纜的絕緣材料的選擇與配方設(shè)計(jì)，是輻射交聯(lián)電線電纜改性的基礎(chǔ)。

4、它決定絕緣材料的基本性能、加工工藝性以及輻射加工的可行性。2.電線電纜的擠出成型，形成電纜的基本結(jié)構(gòu)，取決于聚合材料的加工工藝性和線纜工藝條件。加工決定了聚合物內(nèi)在相態(tài)結(jié)構(gòu)，它又制約著下道工序——輻射加工中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。3.成型的電線電纜，經(jīng)過電子加速器的電子束（EB）輻射加工，絕緣材料將由線性聚合物轉(zhuǎn)化為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其交聯(lián)度大小及其均勻性是與加速器的電子束下的傳輸裝置密切相關(guān)的。輻射加工中常常伴有不利的副反（效）應(yīng)，主要

5、是輻射氧化、熱效應(yīng)、靜電效應(yīng)。這些效應(yīng)的產(chǎn)生與電子能量（穿透深度）、所需輻照劑量大小、劑量率大小、傳輸過程和方式有關(guān)，同時(shí)也同聚合物絕緣交聯(lián)所需要的劑量及配方構(gòu)成有關(guān)。輻射加工是電線電纜成功或失效的關(guān)鍵。輻射加工效率和結(jié)果決定于添加劑和聚合物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。4.產(chǎn)品的綜合性能檢測(cè)包括：（1）交聯(lián)度的測(cè)定。因?yàn)殡娋€電纜的耐熱性、耐溶劑性是與絕緣的交聯(lián)度密切相關(guān)的。通常電線電纜對(duì)絕緣交聯(lián)度的表征方法（第一章相關(guān)部分）主要有兩種：a)凝膠含量測(cè)定

6、，要求百分含量大于75%；b)熱延伸及殘留變形率在規(guī)定條件下，熱延伸不大于175%，殘變率小于4%。（2）力學(xué)性能測(cè)試。包括抗張強(qiáng)度，通常要大于12.5Mpa；斷裂伸長率200%。(ethyleneglycoldmethylacrglate)三聚氰酸三烯丙酯(trallylcganurate)等。又如添加0.50.8%的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethglpropanertimethacrglate)，使聚乙烯的交聯(lián)G(x)值

7、增大5倍，當(dāng)然其輻射G(x)值應(yīng)是輻照劑量的函數(shù)(或是單體濃度的函數(shù))。強(qiáng)化交聯(lián)也可以應(yīng)用于輻射裂解型聚合物的交聯(lián)轉(zhuǎn)化上。2.由于聚合物中溶解氧的存在和輻射加工中氧向聚合物中非晶區(qū)的擴(kuò)散侵入，交聯(lián)加工同時(shí)也伴隨著輻射氧化裂解反應(yīng)。由于輻射加工后絕緣中俘陷自由基的存在，將于擴(kuò)散進(jìn)入的氧發(fā)生后氧化，這不僅影響產(chǎn)品的使用壽命也影響其電氣和機(jī)械性能。因此，在絕緣材料中必須加入抗氧劑，以減少這一過程。常用的抗氧劑主要是酚類和胺類。這些抗氧劑與聚合

8、物中俘陷自由基反應(yīng)而穩(wěn)定，避免氧化。酚類抗氧劑：113三（2甲基4羥基5t丁基苯）丁烷；[1.1.3trist2methyl4hydroxystbutylphenyl]butane；十八烷基3（3.5t丁基4羥基苯丙酯）[Octadecyl33.5ditbutyl4nydroxyphenylpropionate]；芳青胺類：NN一二苯基P苯撐二胺[NNdiphenylpphenylenediamine]；NN一二苯基P二苯撐二胺[NNd

9、inaphthylpdiphenyleneamine]和苯基萘胺[Phenylnaphthylamine]以及含硫有機(jī)化合物:44硫化雙(6t丁基3甲基酸[44thiobis(6t—butyl3methylPhenol)和巰基苯咪唑[mercaptobenzoiazole]等。有效和自由基反應(yīng)，抑制氧化的抗氧劑也會(huì)增加所需要的輻射劑量。如添加1%的113（2甲基4羥基5t丁基苯）丁烷的聚乙烯與未添加抗氧劑的聚乙烯相比較，凝膠化劑量分別是

10、55KGY和34KGY。不是所有抗氧劑都增加所需要的交聯(lián)劑量，如巰基苯咪唑、4.4硫化雙（6t丁基3甲基酚）導(dǎo)致交聯(lián)劑量的增加比苯基萘胺等小。3.除考慮敏化劑和抗氧劑外，電線電纜護(hù)層還有阻燃的要求。常用的阻燃劑有鹵阻燃劑、十溴二苯醚(decabromodiphenyloxide)、四溴雙酚A(tetrabromobisphenol)、氰化石臘，氫氧化鋁(aluminumhydroxide)以及無機(jī)氧化物、填料等。由于聚乙烯等聚合物是可燃

11、的，一般均填加阻燃劑解決其阻燃性的問題，在輻照加工及高溫應(yīng)用中含鹵阻燃劑也易發(fā)生聯(lián)鹵化氫，使用要與穩(wěn)定劑相配合。金屬氫氧化物阻燃雖屬環(huán)保型，往往要填加很大量才能達(dá)到阻燃效果，易導(dǎo)致絕緣機(jī)械性能和電氣性能的損失。無機(jī)填料最好要經(jīng)過偶聯(lián)處理，改善聚合物與填加劑間的界面關(guān)系。4.一個(gè)性能優(yōu)良的聚合物材料若加工成型困難或加工后變化很大，也會(huì)造成應(yīng)用的難度。聚合物體系的流變學(xué)行為不僅與加工成型條件有關(guān)，關(guān)鍵決定于聚合物材料的內(nèi)在因素。聚合物體系熔

12、體的流變行為除與聚合物分子量大小和分子量分布、鏈的柔性與聚集態(tài)結(jié)構(gòu)有關(guān)外，它還與低分子添加劑、加工助劑有關(guān)，并受溫度和壓力的影響。在許多情況下聚合物擠出加工產(chǎn)品時(shí)為粘彈體，粘流與高彈體相互伴隨，出現(xiàn)熔體破壞，聚合物的流變行為不能適應(yīng)于加工成型條件，而導(dǎo)致產(chǎn)品缺欠和表面粗糙。因此，完成性能配方后，還要通過聚合和共混、助劑的使用來調(diào)整其加工工藝性，即工藝配方的研究。從而改善工藝性，提高加工質(zhì)量和效率，改善使用電線電纜絕緣的表觀和內(nèi)在性能。5

13、.用于電線電纜絕緣聚合物是多組分混合物。輻照加工中主要發(fā)生大分子間的交聯(lián)反應(yīng)，但不可忽視的是材料中的不同組分添加劑的消耗、轉(zhuǎn)化，對(duì)交聯(lián)反應(yīng)過程的減緩或產(chǎn)生其它不利的副反應(yīng)，因此必須較充分地考慮到輻射化學(xué)反應(yīng)的特殊性。為了確保電線電纜輻射加工后產(chǎn)品的各種性能，對(duì)于絕緣材料的制作工藝及共混、添加劑分散均勻性是十分關(guān)鍵的。聚合物絕緣電氣性能缺欠的產(chǎn)生主要源于結(jié)構(gòu)缺欠和雜質(zhì)。像敏化劑、抗氧劑、阻燃劑、填加劑、加工助劑等分散不均，引起電荷載體增加