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本工作主要通过γ辐射制备具有工业化意义的聚烯烃功能材料。全文共分两个方面:(1)γ辐射交联阻燃耐高温聚烯烃电缆材料。(2)γ辐射制备聚乙烯/碳黑(PE/CB)导电功能PTC(Positivetemperaturecoefficientofelectricity)复合材料;
(1)γ辐射交联阻燃耐高温电线电缆材料的研究:
采用加入EPDM(三元乙丙橡胶)作为第三组份的办法,成功地将硅橡胶加入高密度聚乙烯(HDPE)的共混体系,为制备耐高温新材料提供了技术支持,再加入无卤阻燃剂来制备耐高温阻燃绝缘材料。尝试了两种硅橡胶加入办法:(a)先与填料Mg(OH)2混合搅拌后再与HDPE等共混。(b)先与HDPE等共混后再与Mg(OH)2共混。并经γ射线辐照制备成交联阻燃耐高温电线电缆材料。该体系经γ-射线辐射交联后,有优良的阻燃性能,氧指数达到36。用固体核磁、光电子能谱(XPS)、热失重(TG)、氧指数(LOI)、加速热老化等方法研究了不同HDPE阻燃体系的阻燃性能及耐高温性能等都大幅度提高的原因。本文用固体核磁(13C谱和31p)和光电子能谱研究了HDPE/Mg(OH)2/P体系的辐射效应。有效地验证了如下结果:辐射前P主要是单质状态存在,不与高分子基体发生化学作用,而受到一定剂量辐射后,无机粒子界面会产生活性点和PE产生强的化学作用,影像了周围的化学环境。使其阻燃机理产生大的变化。有效地提高了红P在阻燃体系中的协同作用,不仅在气相中阻燃,而且在固相中更有效阻燃。
最后用SEM分别研究了阻燃HDPE电线电缆绝缘材料、阻燃HDPE/EPDM电线电缆绝缘材料和阻燃HDPE/EPDM/Sielastomer辐射交联前后的形貌分析,研究结果表明:[1]硅橡胶对材料的热老化和协同阻燃效应都有很大的贡献;[2]辐射使HDPE与硅橡胶的界面粘结有明显的增强;[3]硅橡胶燃烧后可形成更为致密的炭层,能更好地保护材料,隔绝燃烧过程中的氧气和热交换。
(2)γ-辐射制备聚烯烃PTC功能复合材料:
成功地利用γ射线辐照交联制备了自限温加/伴热带。首先分别研究两种CB对PE的影响,加入极性物共混或表面处理的CB粒子,可增强CB粒子与基体的亲和力,增加粒子的分散性,提并研究PTC功能材料挤出后的特性,发现挤出后粒子和聚合物取向对材料电性能都有较大影响。经γ射线辐照后HDPE/CB功能复合材料稳定性大为提高,初步探讨了辐射对PTC功能材料稳定性的影响。研究了硅橡胶、接枝PE,ZnO和表面处理的CB粒子对PE/CB复合体系的自限温加/伴热电缆的影响,并结合辐射交联、热处理等方法提高材料的稳定性。高电阻的长期稳定性,并使工作温度得以长期保持。通断电热循环稳定性和长期通电老化性能等工程评价也一并测试,为自限温加/伴热带的进一步升级打下扎实的基础。