新型敏化剂HLC对乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)辐射交联的影响及性能探究

摘要

乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)绝缘电线电缆具有耐高温、耐辐射、质量轻等优点，从而成为航空航天线缆的主要品种之一。但和聚四氟乙烯(PTFE)相比，ETFE存在耐温性能较低，机械性能差等缺点，将ETFE进行电子束辐照交联是一个有效地改性方法，但现有的辐照交联乙烯-四氟乙烯共聚物(XETFE)却因为其交联度不够，无法满足在极端条件下的使用要求。本文通过自主合成新型交联敏化剂(HLC)，并探究其敏化效果。　　1.以三聚氰酸三烯丙酯(TAC)和三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)的结构为基础设计并合成了新型敏化剂(HLC)。通过对FT-IR和1H-NMR的分析，证明了HLC的成功制备，差示扫描量热分析(DSC)结果显示，相比于市场的敏化剂TAC和TAIC，HLC的熔点和自聚温度分别明显上升至150℃和350℃，能满足ETFE的加工要求。热失重分析(TG)结果显示，HLC的结构稳定，挥发度大大降低，分解温度为400℃。HLC能有效解决现有敏化剂在自聚、热稳定、高温挥发等方面的问题，为ETFE的电子束辐照交联提供了可行性。　　2.对比探究了市场上现有的敏化剂(TAC、TAIC和TMAIC)与新型敏化剂HLC。力学性能、热稳定性能、熔融结晶行为和热负重等测试结果显示新型敏化剂HLC对ETFE的辐照交联具有更优秀的促进作用。虽然现有的敏化剂TAC、TAIC和TMAIC对ETFE辐照交联均有不同程度的促进作用，但由于其自聚和热稳定性不足，而导致其敏化效果一般，无法满足ETFE的加工要求。　　3.探究了新型敏化剂HLC的浓度和辐照剂量对ETFE辐照交联的影响。通过对材料的力学性能、热稳定性能、熔融结晶行为和热负重等分析发现，在HLC的用量为2wt%，辐照剂量为10Mrad的条件下获得的XETFE(ETFE-2%HLC-10)的性能达到最好。力学性能分析结果显示，ETFE-2%HLC-10的拉伸强度上升至44Mpa，断裂伸长率保持225%；热重分析结果显示，其初始分解温度提升至461.25℃，相比ETFE-10提高了23℃；熔融结晶行为结果显示，ETFE-2%HLC-10的熔点、熔融热焓值?Hf和结晶度均明显降低，证明其交联度得到了大幅度的提高。热负重测试结果显示，即使在高负载重量(40倍)时，样品ETFE-2%HLC-10在被拉伸延长到10cm也不会断裂，并且将负重测试后的样品在300℃下放置5分钟，样品会迅速回弹到原先的5cm的长度。而其他条件下获得的XETFE均会发生断裂。

目录

声明

第一章 绪论

1.1概述

1.2高分子材料辐照交联的应用及研究

1.2.1高分子材料的辐照交联反应机理

1.2.2辐照交联对高分子材料性能的影响

1.2.3辐照交联在高分子材料中的应用

1.3辐射交联乙烯-四氟乙烯共聚物的研究进展

1.3.1氟塑料在电线电缆中的研究进展

1.3.2乙烯-四氟乙烯共聚物的结构和性能特征

1.3.3辐照交联乙烯-四氟乙烯共聚物的研究

1.4敏化剂的探究

1.4.1敏化剂的在ETFE中的影响

1.4.2专利中敏化剂的分类

1.5课题意义及主要研究内容

1.5.1课题意义

1.5.2主要的研究内容

第二章 新型敏化剂HLC的合成和性能表征

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验试剂与仪器

2.2.2新型敏化剂HLC的合成与制备

2.2.3测试与表征

2.3结果与讨论

2.3.1 FT-IR 谱图分析

2.3.2核磁共振谱图分析

2.3.3新型敏化剂HLC的热分析

2.3.4新型敏化剂HLC的热稳定性

2.4本章小结

第三章 各种敏化剂对ETFE辐照交联的影响

3.1前沿

3.2实验部分

3.2.1实验材料

3.2.2实验仪器

3.2.3实验制备和表征

3.2.4试样性能表征

3.3结果与讨论

3.3.1不同敏化剂对XETFE力学性能的影响

3.3.2不同敏化剂对ETFE热稳定性的影响

3.3.3不同敏化剂下XETFE的熔融结晶行为研究

3.3.4不同敏化剂下XETFE的热负重测试

3.4本章小结

第四章 辐照条件和新型敏化剂浓度对ETFE性能的影响

4.1前沿

4.2实验部分

4.2.1实验材料

4.2.2实验设备

4.2.3试样制备与表征

4.2.4试样结构和性能表征

4.3结果与讨论

4.3.1 FT-IR 分析

4.3.2力学性能分析

4.3.3 X射线衍射(XRD)分析

4.3.4热稳定性分析

4.3.5XETFE的熔融和非等温结晶行为

4.3.6 XETFE等温结晶动力学研究

4.3.7同敏化剂浓度（HLC）和辐照剂量对XETFE的热负重的影响

4.4本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢