辐射交联

辐射交联是指利用各种辐射引发聚合物高分子长链之间的交联反应的技术手段。

定义

交联，是指利用特定的技术手段，在聚合物高分子长链之间形成化学键或者围观强力物理结合点，从而使聚合物的物理性能、化学性能获得改善并有可能引入新的性能。

这里的“辐射”专指各种核辐射如电子束、γ射线、中子束、粒子束等等，光辐射如紫外光等的应用则属于光化学领域，也可利用紫外光引发交联反应，称为光交联。

聚合物的分子链与链之间缺乏紧密的结合力，使得整体材料在经受外力及环境温度影响时产生变形或发生破坏，限制了其应用。根据实际应用范围和目的，有必要对聚合物进行改性,交联被认为是行之有效的方法。

表征

辐射交联密度是基本的表征参数，是指单位体积聚合物中经过辐射作用后产生的交联点的数目，用q表示。

对于纯的聚合物，q=q0×D，式中q0为比例常数，D为聚合物在受到辐射作用时的吸收剂量。这是由英国的Charlesby等人发现的。

而在实际应用中，大都需要使用辐射交联敏化剂或强化剂。在这种情况下，q=(a+bC)D，式中a、b为比例常数，C为敏化剂用量。这是由中国的许云书等人发现的。

机理和特点

辐照交联反应主要为射线辐照高分子后产生各种自由基，通过自由基的相互结合而形成新的连接键。因此辐照交联反应效率取决于高分子链结构以及所处的环境。非晶态高分子的交联效率较结晶或刚性高分子高。在交联温度低于高分子玻璃化温度时，由于分子活动能力小，交联效率低；提高温度，可大大提高交联效率。带有苯环的化合物及氧气的存在对交联反应不利。

交联效率可以用凝胶化剂量Rgel及辐射交联产额Gc来表征。Rgel越低,Gc值越大,交联效率越高。敏化剂可以降低辐照交联剂量，如四氯化碳和三烯丙基异氰酸酯是典型的敏化剂，它们在射线作用下极易产生自由基。

高分子辐照交联后由线型转变为网状结构，其性能发生相应的变化：①从可熔融变为不熔，耐高温性能及高温下的强度有明显的提高；②分子间形成新的连接键，阻止了分子的相对滑移，刚性增加，蠕变行为减小；③耐应力开裂性能有所提高。

与化学交联法相比，辐射交联具有一系列技术上的优点。例如，辐射交联可以在常温和常压下完成；控制吸收剂量就可以控制交联度并易于再现。此外，辐射交联还具有产品纯净，无废物产生和生产效率高于化学法等优点。

应用

辐照交联的产品主要有热收缩材料、电线、电缆绝缘材料和聚乙烯泡沫塑料。其中，辐射交联的热收缩材料主要用于电力、石油等部门。辐照交联的电线、电缆绝缘材料具有良好的耐热、耐油和耐燃特性，被广泛用于汽车、飞机、电子等工业。辐射交联的聚乙烯泡沫塑料主要用作绝缘、建筑、汽车座垫、救生、隔热和包装等材料。

1952年，英国的Charlesby发现辐照后的聚乙烯产生了交联，从此聚乙烯的交联研究蓬勃展开。高能辐射装置如电子加速器、钴-60同位素辐射源等的迅速发展客观上也为辐射交联的研究提供了坚实的物质基础。

利用辐射交联技术生产的一大类产品是具有特殊“记忆效应”的热收缩材料。它是利用聚乙烯等结晶型高分子材料加热后扩张，然后冷却成型，当再加热，材料又回到扩张前状态，利用它可收缩的特性来做电线电缆接头处的绝缘材料或防腐包覆层等。美国Raychem公司生产的辐射交联热收缩材料为他们带来了相当可观的经济效益。

另一大类产品则是辐射交联的电线电缆。

橡胶这类聚合物的辐射交联则有另一个专用名词：辐射硫化

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