聚氯乙烯是熱敏性材料,存在耐熱性差,抗老化性及抗變形性、耐磨性、耐電擊穿性及機械強度差等缺點,嚴重制約了聚氯乙烯的進一步應(yīng)用。采用交聯(lián)方法可以克服這些缺點,提高聚氯乙烯產(chǎn)品檔次。
PVC交聯(lián)方法有過氧化物交聯(lián)、輻射交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、二 基一三嗪化合物交聯(lián)、共聚/接枝導(dǎo)人易交聯(lián)基團等方法。過氧化物交聯(lián)聚氯乙烯由于加熱時發(fā)生脫氯化氫反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng)二種化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生一種凝膠狀的不溶物。此外,交聯(lián)反應(yīng)速度慢,凝膠含量低,很難得到有實用價值的材料;硅烷交聯(lián)雖不易造成聚合物的分解和斷鏈,但化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜,加工條件苛刻;二 基一三嗪化合物交聯(lián)pvc,共聚接枝導(dǎo)入易交聯(lián)基團都要經(jīng)過復(fù)雜化學(xué)反應(yīng),影響條件多;輻射交聯(lián)方法交聯(lián)效率高,工藝條件易于控制,加之擠出工序和交聯(lián)工序分開的特點,使得輻射交聯(lián)方法得到廣泛應(yīng)用。
所謂聚合物輻射交聯(lián)就是將聚合物置于輻射場中,在射線、電子束等高能射線的作用下,引發(fā)聚合物發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng),在聚合物內(nèi)部形成交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
在25℃條件下,輻射過程中純PVC的脫氯化氫G值(定義為每吸收100戈瑞輻射能量所形成的新物質(zhì)數(shù))為13,交聯(lián)G值為0.3,斷鏈G值為0.2??梢娂働VC輻射交聯(lián)難以得到有用的交聯(lián)材料??稍赑VC中加入多官能團不飽和單體敏化PVC的輻射交聯(lián),提高交聯(lián)G值,降低主鏈斷裂G值,控制聚合物在輻射過程中降解。加入的多官能團不飽和單體主要有三甲基丙烯酸三羥甲基丙烷酯(TMPTMA)、三丙烯酸三羥甲基丙烷酯(TMPTA)、三烯丙異氰酸酯(TAIC)、二甲基丙烯酸四乙二醇酯(TEGDM)、二丙烯酸四甘醇酯(TEGDA)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)等。一般認為交聯(lián)機理是自由基交聯(lián)反應(yīng),自由基來自PVC鏈上的C—Cl和C—H鍵的斷裂,以及多官能團單體產(chǎn)生的自由基,交聯(lián)過程模型如圖4-4所示。首先PVC大分子受高能射線轟擊,C一Cl和C一H鍵斷裂形成活性自由基[如圖4一4中(a)];多官能團單體在高能射線作用下,首先發(fā)生均聚反應(yīng),并很快形成一定程度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),隨著反應(yīng)的進行,多官能團單體濃度的降低,均聚反應(yīng)變慢,接枝反應(yīng)開始占優(yōu),聚合的多官能團單體鏈通過與聚氯乙烯鏈上的活性自由基反應(yīng)形成接枝結(jié)構(gòu)[如圖4-4中(b)];接枝結(jié)構(gòu)上多官能團不飽和單體再與周圍的有活性自由基的PV C大分子發(fā)生接枝反應(yīng)形成圖4-4中(c)結(jié)構(gòu);上述的接枝產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng),體系最終形成凝膠結(jié)構(gòu)[如圖[4-4中(d)]。
影響PVC輻射交聯(lián)的因素包括:增塑劑類型和用量、基體樹脂的聚合度、交聯(lián)敏化劑的類型、輻射劑量、加工助劑的類型和用量、填料的類型和用量等。