绝缘材料辐射交联改性

绝缘材料辐射交联改性

一、聚合物的辐射交联与降解

聚合物接受电离辐射能会产生一系列化学变化，其中最主要的是分子链的交联与降解。所谓交联即聚合物中线性分子以化学键联系在一起，增大了分子量。交联程度不断增加导致形成凝胶，即不溶于任何溶剂、也不能熔融的网状结构；降解则是打断分子链使分子量减小。上述两种变化都是无规则的，而且同时发生。由于高分子结构的差异，总有一种变化是主要的，另一种是次要的。以交联为主的聚合物，如聚乙烯、天然橡胶是交联型，以降解为主的聚合物，如聚四氟乙烯、棉纤维素则是降解型。

这种分子量和分子结构的变化会导致聚合物物理、力学等一系列性质的有益变化，提高了高分子材料的质量及应用范围。

分子交联引起聚合物性能优化更具实用性，而辐射法常优于化学法，因此发展较快，理论研究深入，并已形成产业。

二、辐射交联电线电缆

（一）辐射交联的优点

聚烯烃交联后其性能得到明显改善，其中最主要的是热稳定性和绝缘性。如交联聚乙烯电线在90℃～125℃温度下可以长期稳定使用，而其介电常数也从2．3降至2．0。

聚烯烃交联方法通常以过氧化物化学法（CV）和硅烷烃交联法（SV）为主。

辐射交联产品优越，可广泛应用于飞机、汽车、宇宙飞船、计算机、电视机等家用电器。美国通讯电线已有90%使用聚乙烯辐射交联电线。美国ITT公司生产的各种规格的阻燃型电线电缆已广泛用于海上石油平台。

（二）辐射交联电线电缆加工工艺

电线电缆辐射交联产品的性能取决于一系列工艺因素，需要根据产品性能要求反复综合调整加以确定。

为了使电线电缆在辐射加工时绝缘层的吸收剂量均匀，并更有效地利用电子束流，在对电线电缆进行辐射加工时，根据电线的不同规格应选择不同辐射方式。大多数用于电线电缆辐射加工的加速器是直流高压加速器，加速电压在0．5～2．5MV，电子束是连续束，使用线性扫描使束流展宽成一定面积。在此情况下，电线可与扫描窗成一定角度通过。通常，扫描窗安装位置与电线前进方向成45°或90°角。

（三）现状与前景

在辐射加工行业中，高分子辐射改性仍然是产值高、效益好的一个重要领域，它具有很高的附加值。目前全世界总产值约接近200亿美元，其中70%～80%是电线电缆和热收缩绝缘材料辐射交联作出的贡献。

我国辐射交联电线电缆的研究与开发有较好的基础，20世纪80年代又有较大发展，以烟台、上海等地为骨干带动了一大批企业。目前全国投入线缆生产的加速器已近30台，总功率近1500kW。到20世纪末，以开工率80%计，全国该行业总产值将突破25亿～30亿元。尽管如此，产品的种类、规格、性能、数量等方面仍远不能满足市场需求，一些特殊规格的电线电缆还需靠进口补充，1988年花费1．2亿，1990年7亿，到1995年更高达10亿。可以看出，辐射交联电线电缆的开发在国内还是一个重要的领域。

三、辐射交联热收缩材料

（一）记忆效应与热收缩材料

聚乙烯等结晶型高分子材料经辐射交联后，加热到熔点以上时呈现高弹态。若此时将它用外力扩张，则冷却定型后仍能保持此扩张状态。除去外力，并将冷却定型的这种材料再加热到结晶熔化温度，它可以重新收缩恢复到原来的状态，径向收缩率可达50%，这一现象被称作记忆效应。20世纪50年代初英国学者查里斯比首先发现了这个重要现象，并开发了一种新型形状记忆材料，从而开创了生产这一新型功能材料的新纪元。

（二）热收缩材料的应用现状

热收缩材料应用范围很广，涉及电力工业（电力电缆附件、毋排管、绝缘包覆带等）、通讯电缆附件、石油管道、军事工业、电子工业（细管直管、双壁管、异型件、焊接管）及包装工业等领域，不仅材料种类繁多，每种材料还需要不同规格。

美国的Raychem公司由生产制造热收缩材料起家，从20世纪50年代开始已发展到8000名员工，年产值几十亿美元的辐射加工工厂，生产、销售数千种热收缩材料，几乎垄断了国际市场。日本住友、藤仑、古河等公司亦是生产、销售热收缩材料的重要厂家，竞争激烈，并逐渐形成了自己的市场范围。产品主要用于油田、电力、通讯、国防军工等方面，其中住友公司的产品主要应用于汽车工业、电子工业等。

我国辐射化学研究始于20世纪60年代，长春应用化学研究所和吉林辐射化学研究所合作研制、生产了我国第一代热收缩管，它已成功地应用于我国第一颗人造卫星上，目前已形成相当规模的生产能力。全国热收缩材料总产值近5亿，其中通讯电缆附件3．5亿，电力电缆附件1．5亿，产品的产量和质量已逐渐提高。