《高分子材料辐射改性技术的应用及进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高分子材料辐射改性技术的应用及进展.pdf(7页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 辐射加工2 0 0 5 年第6 期高分子材料辐射改性技术的应用及进展四川久远科技股份有限公司辐射加工业是近几十年来发展起来的高新技术产业,是核技术用于民用事业的一大支柱产业。高分子材料辐射改性产品是辐射加工技术产业化速度发展最快的领域,应用于工业生产也最为广泛。涉及通信、电子、电力、交通、石油化工、航空航天等诸多国民经济重要领域,在辐射加工产业中占有十分重要的地位。目前,高分子材料的四大辐射效应辐射交联、接枝、聚合、降解都己实现产业化。据资料分析,至2 0 0 4 年,我国辐射化工(主要包括辐射交联电线电缆、热缩材料及其他辐射化工产品)产业年产值已达3 5亿元,其中又以辐射交联高分子材料产业
2、为主,已占整个辐射化工产品的8 5 以上。一、高分子材料辐射改性技术现状及进展高分子材料辐射改性技术已得到广泛应用,其主要产品包括辐射交联电线电缆、热收缩材料、高分子热敏材料(PTC)、6 0橡胶辐射硫化以及辐射交联聚烯烃发泡材料,辐射接枝功能高分子材料和辐射降解聚四氟乙烯等。1 辐射交联聚烯烃作为一项产业化技术已广泛用于照明用电线电缆及汽车、家电、飞机、宇宙飞船用等领域电子设备线路的制造。在美国,飞机用电缆全部采用辐射交联产品,阻燃电线电缆也已广泛用于海上石油平台。聚乙烯辐射交联电线电缆应用已非常广泛。近年来,对氯磺化聚乙烯、聚偏氟乙烯、乙烯和四氟乙烯共聚物,聚四氟乙烯和六氟丙烯共聚物作绝缘
3、层的电线电缆进行了辐射交联研究,并有小批量生产。目前,辐射交联特种电线电缆是电线电缆材料辐射改性研究的重点。辐射交联热收缩材料主要包括热缩管、片材、带材、薄膜及其他异形制品,已广泛用于通信电缆及电力电缆接续、电气绝缘、工程管道防腐等方面。辐射加工2 0 0 5 年第6 期目前辐射交联热缩材料研究重点主要在特种热缩材料的开发上。通过对氟塑料、氟橡胶及其聚合物合金进行辐射交联,可得到具有良好耐热性、耐油性和耐环境应力开裂的热缩材料,可在各种恶劣环境中使用,具有优良的使用性能。辐射交联发泡塑料由聚合物、发泡剂和某些添加剂组成,最早以辐射交联制备聚乙烯泡沫材料为主,现在已发展到辐射方法制备聚酰胺、聚苯
4、乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等泡沫塑料。主要用于车辆及精密仪器仪表的防震,包括缓冲、保温及吸声等多种广泛的用途。2 辐射橡胶硫化橡胶的辐射交联代替了硫化过程,可不加硫化剂和促进剂等助剂,避免了传统的化学热硫化由于使用的交联剂在基材内部分布不均而造成交联不均匀,同时更重要的是解决了无毒问题。工业应用比较有明显特点的是天然胶乳的辐射交联制备医用器材。我国已把“电子加速器用于天然橡胶乳液的辐射硫化”列入国家高技术发展项目。最近,北京射线应用中心研发的辐射硫化橡胶,具有优良的耐臭氧、耐老化、耐磨损、耐疲劳等性能,非常适合用作载重车轮胎、密封垫以及长期户外使用的橡胶制品,如塑钢窗的密封条、汽车雨刷等。3 辐射
5、交联可控温电缆制造这种电缆的基材是P T C 材料,不同的材料配方可制造出各种温度等级的电缆。此种电缆广泛应用于石油工业等行业。目前国内研究聚烯烃P T C 控温加热电缆(控温低)的企业较多,但在含氟P T C(控温高)的方面发展较薄弱,应加大开发力度。4 涂层辐射固化涂料的辐射固化包括聚合和交联反应,与化学固化相比,具有固化速度快、能源消耗低、产品质量好等优点。特别由于避免使用溶剂而不会造成环境污染,受到普遍欢迎。现在它已较成熟地用于涂层的辐射固化,如金属、磁带、陶瓷、纸张等产品的表面加工处理。在某些条件下,涂层和基材可以实现接枝反应,增加涂层的牢固性。另外,由于电子束辐射的高穿透性,使其在
6、研制轻质、高强度、高模量、耐腐蚀、抗磨损、抗冲击和抗损伤的先进复合材料方面独具优势。这些增强复合材料可广泛用于交通运输、运动器材、基础结构、航天及军工产业等方面。如今,加拿大已利用辐射固化技术进行空中客车飞机机身及整流罩的修复试验,并计划进一步开发电子束固化修复飞机复合材料部件。5 辐射接枝技术辐射接枝技术是研制各种性能优异新材料的有效手段之一。由于辐射接枝是由射线引发,不需要向体系内添)b n g l 发剂,可得 辐射加-r)2 0 0 5 年第6 期到非常纯的接枝聚合物,是合成医用高分子材料的有效方法。随着医学领域技术的不断发展,人造器官的不断出现,大量高分子材料开始应用于医学领域。为了改
7、善聚合物的抗血凝性,减少血栓的形成,通常要对聚合物进行本体或表面改性,如接枝亲水性单体。韩国同位素辐射及应用小组等研究机构利用辐射诱导接枝改性技术,将不同官能团引入到聚丙烯膜表面,提高了膜的血液相容性,其改性材料可用于人工肺的制造。辐射合成无填料硅橡胶可用作各种医用导管、插管、人造血管等人体各种器官。辐射制造的水凝胶与人体组织十分接近,可用作抗血凝导管、插管、人造脏器、隐形眼镜等。生物功能物质是指在物体内具有很高活性,而在其它条件下很不稳定的生物活性物质。通过辐射的方法,将活性物质(如生物酶、药物等)固定在高分子聚合物中,制成长效的缓释药物,植入人体内长期发挥作用。对聚乙烯、聚丙烯类等性能优良
8、、价格低廉的高分子材料进行辐射接枝改性,在聚合物薄膜上接枝各种水溶液单体,制成具有特殊功能的薄膜,如:电池隔膜、均相离子交换膜、电渗析膜、反渗透膜、生物医学功能膜等功能高分子材料。利用辐射技术将极性分子接枝到聚乙烯材料表面,可改善其表面亲和性,有利于进行材料的粘接、印刷及涂层等二次加工。6 2另外,在棉纤维或真丝绸上接枝丙烯酰胺或丙烯类单体,可改善织物的表面性能,能提高真丝绸的抗皱性等。现在,采用辐射技术对天然胶乳等进行接枝改性制备粉末橡胶的研究,也已取得阶段性进展。改性后的粉末橡胶除可制造橡胶制品外,还可作为增韧剂和增容剂,用于工程塑料的增韧等方面。6 辐射降解辐射降解同样具有工业应用价值,
9、如废塑料的处理和橡胶的再生利用。典型应用之一是聚四氟乙烯废料及加工后的边角料经辐射处理后,制备出平均分子量为1 0 1 0 5 的超细粉末,可用作润滑剂及耐磨性能改进剂等。辐射法再生丁基橡胶研究与其它橡胶再生方法相比,具有能耗低、工艺简单、不产生“三废”等优点。以辐射法再生的丁基橡胶可代替部分进口丁基橡胶制造橡胶制品,且掺入辐射再生胶后,可改善丁基橡胶的加工工艺,如半成品胶料强度大,收缩小,口型尺寸易掌握等。另外,辐射降解丁基橡胶还可用作润滑油添加剂。由于我国丁基橡胶主要依赖进口,其再生利用可减少丁基橡胶的进口,节约外汇。此外,天然高分子植物纤维(如稻麦桔杆等)经辐照水解,可转化成容易水解的糖
10、类,从而可以用作发酵生产酒精的原料。辐射加-r)2 0 0 5 年第6 期目前,辐射技术正在以旺盛的生命力、绿色环保的优势,源源不断地开发出新的应用领域,如用作电视接收器的高压电路、微波炉、视频装置及发动机上的辐射交联电线电缆;家用空调,塑钢窗密封条和车用橡胶制品;生物可降解聚合物也是目前研究开发的重点之一。2 1 世纪,纳米材料的制备及开发应用已成为材料研究的热点,辐射技术同样可用于纳米材料的制备。它具有合成工艺简单、可在常温常压下制备、成本低廉等优势。我国开发成功的Y 辐射合成法,可用于制备纳米氧化物、纳米合金、纳米金属及纳米复合材料等。其中,纳米复合材料是一种新型功能材料,它在非线性光学
11、材料、导电复合材料、屏蔽材料及抗电磁干扰等方面极具潜力。二、久远科技在高分子材料辐射改性方面的技术工作和成果久远科技是中国工程物理研究院(简称中物院)下属的军转民骨干企业,自创立以来,依托中物院的核技术优势和科研优势,一直致力于高分子材料辐射改性产业的开发。目前,公司已建立了省级企业技术中心,成立了高分子材料研究室、辐射技术研究室。拥有进口l O m e V、3i e V 电子加速器、哈克流变仪、密炼机、双辊混炼机、双螺杆混炼挤出机、薄膜剂量测试系统、凝胶含量测试系统、电子万能材料试验机、维卡软化6 3点测试仪、动态热机械分析仪、红外光谱仪等实验测试设备。久远科技依靠不断的自主技术创新,已成功
12、开发出多种辐射改性新材料并应用于通信电缆热缩套管、管道防腐热缩带(套)、电力电缆热缩附件、电气绝缘热缩套管等产品的规模化生产,是国内唯一能生产全系列热缩制品的厂家,产品质量居国内领先水平,部分技术达到国际先进水平。1 辐射交联聚乙烯热缩材料的研制工程应用对辐射交联热缩制品的力学性能、耐环境应力开裂、耐化学腐蚀性、耐热老化及电绝缘性都有明确的要求。热缩制品的性能主要取决于其所用专用材料,单一的高分子材料是难以全部满足以上性能要求的,只有通过高分子共混改性方法制备的复合材料才能完全满足产品性能要求。目前国内外热缩材料大多以聚乙烯为主基材,与E V A(乙烯一醋酸乙烯共聚物)共混改性而制得,其基本性
13、能满足热缩制品要求,但耐热性不高,在施工过程中,当表面温度超过2 2 0时,易发生热分解,制品表面出现碳化现象,影响产品使用性能。耐环境应力开裂(E S C R)是热缩制品的一个非常重要的性能要求。由于聚乙烯本身的结构问题,使得它对环境应力非常敏感,特别是在极性液体存在的情况下尤甚。热缩制品本身就存在应力,因此,采用普通聚乙烯制作热缩制品是不能适应耐环境应力开裂的要求的,必须使 2 0 0 5 年第6 期用技术。为了保持企业持续发展,充分发挥已有的技术优势,久远科技从战略的高度决定不断向高分子材料辐射改性技术的纵深进军,开发高分子材料辐射改性技术的其他产品,主要包括:1。辐射交联特种电线电缆电
14、线电缆的绝缘层经辐照交联后,可以提高耐温等级和机械强度、耐化学腐蚀性及耐老化性能。国外使用辐照交联电线电缆十分普遍,国内普及率还很低,其发展前景良好。研究方向主要集中在:a 聚偏氟乙烯、乙烯和四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯和六氟丙烯共聚物作绝缘层的特种电线电缆的开发。b 环保型低烟无卤阻燃聚烯烃电线电缆、耐温耐油聚烯烃机电设备及机车线缆的开发。2 非聚烯烃辐射交联热缩材料非聚烯烃辐射交联热缩材料研究重点主要在特种热缩材料的开发上,如对氟塑料、氟橡胶及其聚合物合金进行辐射交联,可得到具有良好耐热性、耐油性和耐环境应力开裂的热缩材料,可在各种恶劣环境中使用,具有较高的使用价值。3 辐射交联P T C
15、材料通过辐射交联技术制备的P T C 材料具有良好的自控温性能,可用于石油输送管道冬季自动保温上。目前国内产品全部依赖进6 6口,国际上美国瑞侃公司产品占有垄断地位。该产品技术含量高,具有较高的利润,国内目前的研究尚处于实验室阶段,同国外产品相比,国内样品在电学稳定性和使用寿命上有较大差距。4 辐射硫化橡胶辐射硫化橡胶解决了无毒及耐热老化等问题。用辐射方法对天然胶乳进行交联可制备医用器材,对硅橡胶进行辐射交联可制备人工脏器等。四、结束语高能辐射作用于高分子材料,引起物理或化学变化,从而使聚合物宏观性能改变,而开拓了高分子材料的新性能和新用途。目前高分子材料辐射改性已从科学研究发展到工业应用,许多国家都建立了辐射加工产业,高分子聚合物的辐射改性是其中最重要的一个方面。随着我国经济发展,对高新技术提出了日益迫切的要求,辐射加工产业得到了迅速发展。久远科技依托中国工程物理研究院在核技术和高分子材料方面的技术优势。要进一步加强技术开发,努力创新,重点解决好从研究开发到产业化过程中的关键技术、关键工艺问题,使技术和产品与国际接轨,尽快把已有的比较成熟的技术应用到生产中去,为我国辐射加工产业发展做出新的贡献。
限制150内