交聯(lián)聚乙烯最早是在1952年由美國查理氏貝在原子核反應(yīng)堆試驗中用輻射能照射聚乙烯無意間交聯(lián)而成。聚乙烯經(jīng)過交聯(lián)技術(shù)改性后，其耐熱性、耐候性、耐老化性、耐油性、低溫脆化性等都得到了不同程度的提高，從而大大擴展了應(yīng)用范圍。目前，交聯(lián)聚乙烯已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于管材、薄膜、電纜料以及泡沫制品等方面。本文將對交聯(lián)聚乙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀進行解析。

過氧化物交聯(lián)法設(shè)備體積龐大不適合中小型生產(chǎn)線

過氧化物交聯(lián)法在一定的溫度和壓力下，向聚乙烯樹脂中添加過氧化物，其分解后引發(fā)一系列自由基反應(yīng)，從而使聚乙烯發(fā)生交聯(lián)。過氧化二異丙苯（DCP）和過氧化苯甲酰（BPO）是目前比較常見的交聯(lián)劑。但在生產(chǎn)加工的過程中，基礎(chǔ)溫度如果不能保持很低的水平，早期交聯(lián)可能出現(xiàn)焦化，甚至損壞生產(chǎn)設(shè)備。并且溫度限制嚴格，并對擠出速度也有限制，后期過氧化物交聯(lián)溫度僅能在高溫高壓條件下，幾十米甚至上百米的管道中連續(xù)加熱，設(shè)備體積龐大，能耗高，生產(chǎn)效率較低，不太適合中小型生產(chǎn)線。過氧化物交聯(lián)法在近些年的發(fā)展方向是將馬來酸配、丙烯酸、丙烯酞胺、丙烯酸醋等單體接枝到聚乙烯鏈上，這樣其與金屬、其他填料或者聚合物的相容性便得到改善。

輻射交聯(lián)法產(chǎn)品質(zhì)量易控制但生產(chǎn)設(shè)備昂貴

輻射交聯(lián)法是在常溫下，由γ射線或者β射線引發(fā)，使聚乙烯分子中的碳原子激發(fā)成活性自由基，形成分子鏈間的碳碳鍵合，進而交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，屬于物理交聯(lián)法。其反應(yīng)方程式如下：

在工業(yè)上輻射交聯(lián)法使用大型的電子加速器，由它產(chǎn)生的電子束使聚乙烯發(fā)生交聯(lián)。但是設(shè)備的投入費用相當(dāng)高，操作、維護及安全防護非常復(fù)雜。但是輻射交聯(lián)法的優(yōu)點也非常明顯，由于交聯(lián)和擠出非同步進行，所以產(chǎn)品的質(zhì)量容易把控，生產(chǎn)效率很高；交聯(lián)過程中不需要引發(fā)劑產(chǎn)生自由基反應(yīng)，使得材料相對潔凈，電氣性能提高，適用于化學(xué)交聯(lián)法難以生產(chǎn)的小截面和薄壁電纜。

另外，類似于輻射交聯(lián)法，利用低能的紫外光做輻射源，設(shè)備投入不大，操作和維護相對容易。由此衍生出來的紫外交聯(lián)法也具有一定的市場潛力。

硅烷交聯(lián)法目前有三種各具特色的生產(chǎn)工藝

硅烷交聯(lián)法包含一步法、二步法和乙烯基硅烷共聚物法三種。

一步法生產(chǎn)過程短，但對工藝技術(shù)和控制精度的要求特別高，它是將聚乙烯樹脂和硅烷放在擠壓機內(nèi)，接枝反應(yīng)和擠出成型同步進行。

兩步法生產(chǎn)過程分為成型與交聯(lián)兩步，第一步，先讓聚乙烯與硅烷發(fā)生接枝反應(yīng)，然后將催化劑均勻混合，通過成型機成型。第二步，將其放在溫水中，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。該工藝的優(yōu)點是：生產(chǎn)工藝簡單，現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備就可滿足工藝需求，節(jié)約投資，反應(yīng)進行的比較充分，接枝程度和交聯(lián)程度較高。但是，生產(chǎn)流程比較長，所需設(shè)備多，不容易保持材料的潔凈度，比較適合制造低壓電纜。

乙烯基硅烷共聚物法是在高壓反應(yīng)釜中讓聚乙烯和乙烯基硅烷發(fā)生聚合反應(yīng)，生成乙烯基硅烷共聚物。它能很好地提高材料的耐熱性和力學(xué)性能，工藝穩(wěn)定性好，產(chǎn)生氣體較少，但是，投資大、技術(shù)要求高、設(shè)備操作困難。

除了上述的三大類交聯(lián)法，還存在一種離子交聯(lián)法，類似于硅烷交聯(lián)。但是應(yīng)用相對來說較少。主要原理是在大分子鏈上形成離子鹽橋，將離子鏈連接起來形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。其產(chǎn)物具有可塑性，因此具有廣闊的發(fā)展空間。

結(jié)語

交聯(lián)聚乙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐候性、耐老化性、耐油性和低溫脆化性，廣泛應(yīng)用于管材、薄膜、電纜料以及泡沫制品等方面。目前，交聯(lián)聚乙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀有三大類：過氧化物交聯(lián)法設(shè)備體積龐大不適合中小型生產(chǎn)線；輻射交聯(lián)法產(chǎn)品質(zhì)量易控制但生產(chǎn)設(shè)備昂貴；硅烷交聯(lián)法可分為一步法、二步法和乙烯基硅烷共聚物法三種，一步法生產(chǎn)過程短，但對工藝技術(shù)和控制精度的要求特別高。兩步法生產(chǎn)工藝簡單但流程長。乙烯基硅烷共聚物法工藝穩(wěn)定性好，但設(shè)備投入大。