一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法。

背景技术

聚乙烯因具有较好的机械性能和耐化学腐蚀性能、易于加工、无毒以及低廉价格而在工业、农业和日常生活中得到广泛地应用，其消耗量呈快速增长的趋势。但其主要缺点是耐温性能差，且因受其内部的分子结构和外部环境的影响，如紫外线老化和受热氧化老化造成性能变劣，限制了聚乙烯在苛刻条件下的使用。因此对聚乙烯进行改性一直是聚乙烯产品开发应用的关键。改性的方法主要包括化学改性、辐射改性等。化学改性主要是在配方中掺入化学交联剂和其它助剂来提高其性能，由于成型和交联在同一道工序完成，产品定型之前过早凝胶，影响了制品的加工和使用性能。和化学改性相比，辐射改性的最大特点是在室温条件下进行，不需要加入引发剂等助剂就可以引发交联或接枝反应，无污染，加工方便。其中通过辐射交联来提高其材料性能是一项重要的技术。经过交联改性的聚乙烯不仅可使其综合性能大幅改善，而且可非常明显地提高其耐温等级。

聚乙烯膜属于典型的辐射交联型材料，但要获得足够的交联密度所需要的吸收剂量很高，通常在110～300KGy。但由于辐射剂量过大，造成活性自由基断链程度较高，材料容易大量发生降解，从而使其机械性能下降，影响最终产品性能，因此控制好辐射剂量是获得聚乙烯理想性能的一个重要条件。在材料中添加具有敏化效应的乙烯基活性单体，是降低辐射交联吸收剂量的有效手段，但是敏化剂的引入往往会增加材料的加工成本，对其推广应用造成不利影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中存在的不足，提供了一种生产效率高、物理性能好、可广泛应用的热敏化辐射交联聚乙烯的方法，该方法在接近聚乙烯熔点的温度条件下，通过高能电子束辐射使其实现交联反应，以期减少较高辐射剂量造成的辐射降解等负面效应的发生，提高其耐温等级及机械性能，进而拓展其应用领域。

本发明的目的是提供一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法，包括以下步骤：

以聚乙烯薄膜为基材，将其平贴于恒温加热板上，通过恒温加热板对所述聚乙烯薄膜加热至粘弹态，随后采用电子束加速器对所述恒温加热板上的聚乙烯薄膜进行辐照，即得交联后的聚乙烯薄膜；其中，辐照吸收剂量为50～100KGy。

优选的，采用电子束加速器辐照的过程中是将聚乙烯薄膜连同恒温加热板一起固定在电子加速器的束下传送装置上，当聚乙烯薄膜加热至粘弹态后，启动电子加速器束下传送装置，使聚乙烯薄膜和恒温加热板一起连续通过电子束辐照区域接受辐照，当聚乙烯薄膜和恒温加热板穿过辐照区域后辐照结束。

更优选的，所述聚乙烯薄膜加热至粘弹态的温度为110～130℃。

优选的，所述聚乙烯薄膜包括低密度聚乙烯薄膜或高密度聚乙烯薄膜，薄膜的厚度为10～300um。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法，该方法在接近聚乙烯熔点的温度条件下，通过高能电子束辐射使其实现交联反应，以期减少较高辐射剂量造成的辐射降解等负面效应的发生，提高其耐温等级及机械性能，进而拓展其应用领域。

本发明提供的方法生产效率高、获得的交联聚乙烯物理性能好、可广泛应用。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明在研究过程中发现，高分子材料在接近熔点附近辐照时，由于高分子链基本处于熔体状态容易运动，大分子自由基更容易聚合形成交联结构实现交联。另外还发现处于熔融态的聚合物也均表现为辐射交联。而在实际应用过程中，医用水凝胶材料也是通过辐射交联获得的。由此可推断对于处于粘弹态、熔融态的聚合物通过高能射线辐射可以发生交联反应，将此现象称之为“热敏化辐射交联”。该反应条件对于本发明提高聚乙烯材料的耐温等级以及机械性能十分有利。

本发明采用的电子加速器型号0.5MEV60mA是购自无锡爱邦辐射技术有限公司。

实施例1

一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法，包括以下步骤：

将厚度为300um的高密度聚乙烯薄膜平贴于恒温加热板上，然后将其固定在电子加速器的束下传送装置上，启动电子束加速器，设置辐照吸收剂量为75KGy，直至束流升至设定值，同时开启加热板电源，设定加热板温度为130℃，当加热板温度达到130℃时，启动电子加速器束下传送装置使薄膜和加热板一起连续通过电子束辐照区域接受辐照，当聚乙烯薄膜和加热板穿过辐照区域后辐照结束，即得交联后的聚乙烯。依据GB/T 18474进行凝胶含量测试，并通过电子拉力试验机、热缩性能测试等手段检测其机械强度和耐温性能。当辐照收剂量为75KGy时，聚乙烯薄膜的凝胶含量为97％，最高耐高温温度为180℃，薄膜的热收缩率低至1.5％，机械强度较辐照前下降5.8％。

实施例2

一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法，包括以下步骤：

将厚度为150um的低密度聚乙烯薄膜平贴于恒温加热板上，然后将其固定在电子加速器的束下传送装置上，启动电子束加速器，设置辐照吸收剂量为50KGy，直至束流升至设定值，同时开启加热板电源，设定加热板温度为110℃，当加热板温度达到110℃时，启动电子加速器束下传送装置使薄膜和加热板一起连续通过电子束辐照区域接受辐照，当聚乙烯薄膜和加热板穿过辐照区域后辐照结束，即得交联后的聚乙烯。依据GB/T 18474进行凝胶含量测试，并通过电子拉力试验机、热缩性能测试等手段检测其机械强度和耐温性能。当辐照收剂量为50KGy时，聚乙烯薄膜的凝胶含量为92％，最高耐高温温度为176℃，薄膜的热收缩率低至1.2％，机械强度较辐照前下降4.8％。

实施例3

一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法，包括以下步骤：

将厚度为10um的高密度聚乙烯薄膜平贴于恒温加热板上，然后将其固定在电子加速器的束下传送装置上，启动电子束加速器，设置辐照吸收剂量为100KGy，直至束流升至设定值，同时开启加热板电源，设定加热板温度为130℃，当加热板温度达到130℃时，启动电子加速器束下传送装置使薄膜和加热板一起连续通过电子束辐照区域接受辐照，当聚乙烯薄膜和加热板穿过辐照区域后辐照结束，即得交联后的聚乙烯。依据GB/T 18474进行凝胶含量测试，并通过电子拉力试验机、热缩性能测试等手段检测其机械强度和耐温性能。当辐照收剂量为100KGy时，聚乙烯薄膜的凝胶含量为96.2％，最高耐高温温度为184℃，薄膜的热收缩率低至1.8％，机械强度较辐照前下降6.4％。

综上，本发明提供的一种热敏化辐射交联聚乙烯的方法，该方法在接近聚乙烯熔点的温度条件下，通过高能电子束辐射使其实现交联反应，以期减少较高辐射剂量造成的辐射降解等负面效应的发生，提高其耐温等级及机械性能，进而拓展其应用领域。

本发明描述了优选实施例及其效果。但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。