PTFE的辐射裂解、交联及其应用

聚四氟乙烯（PTFE）是一种性能优异的工程塑料，通常被认为是典型的辐射裂解材料。PTFE可以在不同条件下实现裂解并生成PTFE微粉。在高于PTFE的熔点即温度为330～340℃，真空或惰性气氛下进行辐照，可实现PTFE的交联。本工作综述了PTFE辐射裂解和交联研究的历史和最新进展，并对交联PTFE在润滑材料、燃料电池、光刻等领域的应用进行了介绍。     

伽马射线辐照对聚丙烯超临界二氧化碳发泡的影响

系统研究了γ射线辐照改性聚丙烯(PP)的超临界二氧化碳(scCO_2)发泡行为。聚丙烯样品的制备采用两种辐照方法:(Ⅰ)PP粒子热压成型后γ射线辐照(Sequence Ⅰ,SⅠ);(Ⅱ)PP粒子γ射线辐照后热压成型(Sequence Ⅱ,SⅡ)。利用scCO_2作为物理发泡剂对两类样品进行间歇发泡。结果表明:γ射线辐照改性PP的熔点和结晶度随吸收剂量的增加而降低,其结晶度从51%下降到40%;在低频区,辐照后PP黏度轻微下降,而PP(SⅡ)样品下降更为明显;PP(SⅠ)发泡片材微孔尺寸变均匀,发泡率得到大幅提高,在40和50 kGy,不存在未发泡区域,并且拉伸性能从3.9 MPa增加到7.1 MPa;在最佳吸收剂量30 kGy时,发泡温度下降约5℃,发泡温度窗口从4℃增加到6~8℃。SⅠ方式可以降低发泡温度,扩大发泡温度窗口,更有利于PP的scCO_2发泡。     

辐射改性LDPE/EVA共混物及其超临界CO_2发泡行为的研究

用60Coγ射线辐照改性LDPE/EVA共混物,并利用超临界CO2发泡技术制得了微孔LDPE/EVA共混物泡沫。用差示扫描量热仪(DSC)、高级流变扩展系统(ARES)和扫描电镜(SEM)分别对交联LDPE/EVA共混物的熔点、结晶度、粘度以及泡沫的微孔形貌进行了表征。结果表明,辐照处理以后,LDPE/EVA共混物样品的熔点和结晶度略有降低,粘度特性得到改善,可发泡性能提高。共混物吸收剂量为50kGy时,经超临界CO2发泡在105℃和23MPa下制得的泡沫具有较好的泡孔结构。     

辐射接枝制备聚丙烯纤维基海水提铀吸附剂

采用电子束预辐射接枝法将丙烯腈和丙烯酸接枝于聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维上,并探讨了吸收剂量和反应温度对接枝率的影响。随后通过偕胺肟化反应制备出含偕胺肟基和羧基的PP纤维吸附剂。红外光谱数据表明,丙烯腈和丙烯酸成功接枝到PP纤维上,偕胺肟化反应将腈基转化为偕胺肟基,同时对改性前后PP纤维的表面形貌和热性能进行了表征。厦门海域真实海水吸附性能测试结果表明,所制备的PP纤维吸附剂铀吸附容量最高可达到0.81 mg·g~(-1)(吸附时间为68 d),PP纤维吸附剂的铀吸附容量与其接枝率和偕胺肟基密度不呈正相关。     

辐射交联聚丙烯的超临界二氧化碳发泡EI北大核心CSCD

为了提高直链型聚丙烯(PP)的发泡性能,选用三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)为交联剂与PP共混热压成PP片材,用伽玛射线对PP片材进行辐射改性。采用超临界二氧化碳发泡技术对不同TAIC含量和不同吸收剂量PP片材进行发泡研究。结果表明,TAIC的质量分数为0.5%~2%时,PP较为适宜发泡。当TAIC质量分数为2%(PP2)时,辐射交联增加了PP2的交联度,降低了PP2的熔体流动速率,提高了PP2的发泡性能。PP2片材吸收剂量为10 k Gy时,交联最为充分,此时PP2发泡的性能较好(泡沫的泡孔尺寸分布均匀,体积膨胀率为15)。在相同的发泡条件下,辐照改性PP2的泡孔直径大小随吸收剂量的增加而增大。     

交联聚四氟乙烯的耐辐射性能研究

利用电子束高温辐照聚四氟乙烯(PTFE)制备交联聚四氟乙烯(XPTFE)。通过摩擦磨损测试评价了XPTFE的耐辐射性能。结果表明:XPTFE的耐辐射性随交联度的增加而增加,与PTFE相比,XPTFE的耐辐射性可提高两个数量级。XPTFE耐辐射性提高是因为形成网状交联结构所导致。     

γ射线辐照改性聚碳硅烷提高热解陶瓷产率

在N2气中用γ射线对聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)进行辐照,利用傅里叶红外光谱分析、凝胶渗透色谱分析和热重分析等手段研究了不同吸收剂量下PCS的化学结构、分子量和热分解特性。结果显示,经γ射线辐照处理后的PCS轻微失重,分子量和软化点随着吸收剂量的增加而增加,说明PCS经辐照后发生了分子间的交联反应。红外分析表明,PCS的交联主要是通过Si-H键和C-H键的断裂产生新的Si-C-Si结构实现的。热重分析表明,PCS热解为碳化硅的陶瓷产率随吸收剂量的增加显著升高,剂量达到1.5 MGy后PCS样品的陶瓷产率基本提高到稳定值,此时,陶瓷产率从改性前的61.9%提高到80.0%。     

辐射交联聚丙烯腈偕胺肟纤维的制备及其对钒(Ⅲ)的吸附研究

采用60Coγ射线对聚丙烯腈纤维进行预辐射交联,并经偕胺肟化反应,制备了含有偕胺肟基的聚丙烯腈螯合纤维,用于钒(Ⅲ)离子的吸附行为研究。结果表明,辐射交联可以有效提高聚丙烯腈纤维的肟胺化反应速率;经肟胺化和吸附之后的纤维力学性能良好;较高的肟胺化程度导致聚丙烯腈纤维对三氯化钒具有很高的吸附容量。     

交联聚四氟乙烯的拉伸性能及结构研究

在温度为335℃±5℃氮气气氛条件下,利用电子束辐照制备交联的聚四氟乙烯(XPTFE)。利用拉伸试验机研究XPTFE的拉伸性能,并通过多种技术手段研究其结构变化。结果表明:与PTFE相比,XPTFE的透明度及屈服强度增加,拉伸强度和断裂伸长率降低。随吸收剂量的增加,XPTFE的拉伸强度及屈服强度逐渐增加,断裂伸长率、熔点及结晶焓降低。XPTFE具有交联的网状结构。     

电子束辐照超高分子量聚乙烯在加速老化过程中的自由基演变

经过辐照处理的医用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）必须通过加速老化试验的验证才能达到植入人体使用的要求,但在加速老化过程中,UHMWPE材料的自由基演化机制尚不明确。本研究从自由基角度出发,对现有加速老化方法的效果进行了系统分析。利用电子顺磁共振波谱研究了电子束辐照交联UHMWPE在加速老化过程中的自由基浓度和组成的变化,分析了自由基在该过程中的演变机理,对比分析了自由基在室温空气和70℃氮气中的演变机理。结果表明：加速老化评估方法有很大的局限性,辐照交联UHMWPE表层和内部的自由基在室温空气环境中的演变与在加速老化环境中的演变有显著区别,氧诱导自由基（OIR）的生成率在室温空气环境中约为2%,在加速老化环境中约为0.3%。OIR自由基在室温空气中会稳定存在,而在加速老化环境中会被快速氧化。