Радиационная сшивка полимеров

Результат радиационной сшивки

1. Изменение механических свойств: увеличение прочности на разрыв, повышение напряжения на разрыв, уменьшение удлинения на разрыв, сопротивление трещинообразованию;
2. Тепловая стабильность материалов, в т. ч. находящихся под давлением (например, для HDPE предельная температура продолжительных нагрузок составляет примерно 60°С; после сшивания рабочая температура может достигать 100–120°С), увеличение температуры плавления в несколько раз;
3. Устойчивость к химическим соединениям благодаря сниженной растворимости в органических растворителях;
4. Снижение газопроницаемости.
5. Терморелаксация, или «эффект памяти формы»: макромолекулы сшитого полимера, деформированные вблизи температуры плавления и зафиксированные в этом состоянии резким охлаждением, при повторном нагреве возвращаются в равновесное состояние с восстановлением размеров и формы материала.

Какие материалы подходят

1. Полимеры — неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединенных в длинные макромолекулы химическими или координационными связями.
2. Термопластичные полимеры (термопласты) — образованы из длинных, хаотически соединенных цепочек, состоящих из атомов углерода и водорода. К термопластам относятся различные виды полиэтилена (низкой плотности — LDPE, средней плотности — MDPE и высокой плотности — HDPE; линейный низкоплотный — LLDPE), полипропилен, другие виды полиолефинов (полиизобутелен, этилен-пропиленовый каучук, этиленвинилацетат (EVA) и проч.), поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS), ABS-пластик и др.

Основными видами изделий из сшитых полимеров являются:

• Трубы, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
• Термоусаживаемые изделия (трубки, муфты, манжеты, ленты, пленки и т. д.)
• Вспененные материалы (рулоны, маты, крошка)
• Шины
• Изделия медицинской отрасли (ортезы)

Суть процесса радиационной сшивки (cross-linking)

Сшиванием (сшивкой, cross-linking) называется процесс связки звеньев молекул в широкоячеистую трехмерную сетку за счет образования поперечных связей. Поперечные связи образуются в местах, где под воздействием определенных факторов у звеньев молекул полимера отрываются отдельные атомы водорода. Таким образом полимеры приобретают трехмерную структуру (В случае эластомеров вместо понятия «сшивание» используется термин «вулканизация».)

Суть радиационной технологии сшивки полимеров заключается в облучении полимеров (в воздействии на группу C-H) электронами, бета- или гамма-лучами с образованием свободных радикалов, что приводит к появлению структур, схожих с полученными в результате пероксидной сшивки.

Пероксидная и радиационная сшивка

Аналоги:

Пероксидная сшивка (химическая) — при помощи органических пероксидов и гидропероксидов. Метод «а» самый дорогой. Он гарантирует полный объёмный охват массы материала воздействием пероксидов, так как они добавляются в исходный расплав. Однако этот метод требует того, чтобы сшивка была не ниже 75% (по российским нормам — не ниже 70%), что делает трубы из данного материала более жёсткими по сравнению с другими способами сшивки.

Силановая сшивка (химическая) — сшивки полиэтилена при помощи органосиланидов. Органосиланиды представляют соединения кремния с органическими радикалами. Силаниды — ядовитые вещества.

Озонидная сшивка (химическая)

Мифы о трубах из сшитого полиэтилена

Одним из направлений работы центра является использование радиационной сшивки (cross-linking) полимеров и различных термопластов. Особо интенсивно развиваем направление радиационной сшивки изделий медицинского назначения.