UHMW-PE的改性方法——交聯(lián)
來源：peek板材供應(yīng)商-恒鑫實業(yè) 作者：PEEK板材加工
交聯(lián)是為了改善形態(tài)穩(wěn)定性、耐蠕變性及環(huán)境應(yīng)力開裂性。通過交聯(lián)，UHMW-PE的結(jié)晶度下降，被掩蓋的韌性又表現(xiàn)出來。交聯(lián)可分為化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)?；瘜W(xué)交聯(lián)是在UHMW-PE中加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑后，在熔融過程中發(fā)生交聯(lián)。輻射交聯(lián)是采用電子射線或γ射線直接對UHMW-PE制品進行照射使分子發(fā)生交聯(lián)。UHMW-PE的化學(xué)交聯(lián)又分為過氧化物交聯(lián)和偶聯(lián)劑交聯(lián)。
1.過氧化物
過氧化物交聯(lián)工藝分為混煉、成型和交聯(lián)三步?；鞜挄r將UHMW-PE與過氧化物熔融共混，UHMW-PE在過氧化物作用下產(chǎn)生自由基，自由基偶合而產(chǎn)生交聯(lián)。這一步要保證溫度不要太高，以免樹脂完全交聯(lián)。經(jīng)過混煉后得到交聯(lián)度很低的可繼續(xù)交聯(lián)型UHMW-PE，在比混煉更高的溫度下成型為制件，再進行交聯(lián)處理。
UHMW-PE經(jīng)過氧化物交聯(lián)后在結(jié)構(gòu)上與熱塑性塑料、熱固性塑料和硫化橡膠都不同，它有體型結(jié)構(gòu)卻不是完全交聯(lián)，因此在性能上兼有三者的特點，即同時具有熱可塑性和優(yōu)良的硬度、韌性以及耐應(yīng)力開裂等性能。
國外曾報道用2，5-二甲基-2，5雙過氧化叔丁基己炔-3作交聯(lián)劑，但國內(nèi)很難找到。清華大學(xué)用廉價易得的過氧化二異丙苯(DCP)作為交聯(lián)劑進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：DCP用量小于1%時，可使沖擊強度比純超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)提高15%～20%，特別是DCP用量為0.25%時，沖擊強度可提高48%。隨DCP用量的增加，熱變形溫度提高，可用于水暖系統(tǒng)的耐熱管道。
2.偶聯(lián)劑
UHMW-PE主要使用兩種硅烷偶聯(lián)劑：乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷，常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶聯(lián)劑一般要靠過氧化物引發(fā)，常用的是DCP，催化劑一般采用有機錫衍生物。
硅烷交聯(lián)UHMW-PE的成型過程首先是使過氧化物受熱分解為化學(xué)活性很高的游離基，這些游離基奪取聚合物分子中的氫原子使聚合物主鏈變?yōu)榛钚杂坞x基，然后與硅烷產(chǎn)生接枝反應(yīng)，接枝后的UHMW-PE在水及硅醇縮合催化劑的作用下發(fā)生水解縮合，形成交聯(lián)鍵即得硅烷交聯(lián)UHMW-PE。
3.輻射
在一定劑量電子射線或γ射線作用下，UHMW-PE分子結(jié)構(gòu)中的一部分主鏈或側(cè)鏈可能被射線切斷，產(chǎn)生一定數(shù)量的游離基，這些游離基彼此結(jié)合形成交聯(lián)鏈，使UHMW-PE的線型分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。經(jīng)一定劑量輻照后，UHMW-PE的蠕變性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。
用γ射線對人造UHMW-PE關(guān)節(jié)進行輻射，在消毒的同時使其發(fā)生交聯(lián)，可增強人造關(guān)節(jié)的硬度和親水性，并且使耐蠕變性得以提高，從而延長其使用壽命。
有研究表明，將輻照與PTFE接枝相結(jié)合，也可改善UHMW-PE的磨損和蠕變行為。這種材料具有組織容忍性，適于體內(nèi)移植。
