聚四氟乙烯(PTFE)是一種典型的輻射裂解型高分子材料。研究顯示幾十個(gè)kGy的輻射吸收劑量就可使PTFE的大部分性能喪失。PTFE的輻射裂解主要發(fā)生在非晶區(qū),輻照后PTFE主要是發(fā)生主鏈C-C鍵斷裂,而C-F鍵則較少斷裂。裂解G值依作用的不同而不同,其值相差很大。目前,人們普遍認(rèn)為G(s)為3.0比較合理。在射線作用下,PTFE的分子量迅速下降,從而使其性能發(fā)生很大的變化。采用不同的降解條件,用電離輻射降解可得到不同的有很高價(jià)值的物質(zhì),例如在氧氣氣氛下輻射裂解可得到高氟酸衍生物;在惰性氣體下輻射裂解可得到全氟烯烴和全氟烷烴;在空氣中或氧、氮比例經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的大氣中輻射裂解,可得到純PTFE或改性PTFE超細(xì)粉,這種產(chǎn)品可廣泛用于潤(rùn)滑系統(tǒng)。
眾所周知,輻射裂解與輻射交聯(lián)反應(yīng)是聚合物在輻照過(guò)程中兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng),是以裂解反應(yīng)還是交聯(lián)反應(yīng)為主,不僅與聚合物本身有關(guān),而且與輻照條件有極大的關(guān)系。對(duì)于PTFE而言,由于F原子具有較大的原子半徑及最大的電負(fù)性,因而PTFE的分子鏈?zhǔn)且环N螺旋型的僵直鏈。在通常條件下,輻照產(chǎn)生的不同分子鏈間自由基很難復(fù)合形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。從而使輻射裂解反應(yīng)成為主反應(yīng)。為此,人們?cè)诟纳芇TFE耐輻射性能過(guò)程中主要通過(guò)四氟乙烯與其他一些乙烯基單體共聚,在PTFE的主鏈上引入一些柔性鏈段,降低鏈的剛性,從而可以獲得一些保持PTFE絕大多數(shù)優(yōu)異性能的耐輻射的共聚物,比如四氟乙烯的共聚物,四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物等。
在研究PTFE的輻射效應(yīng)時(shí),用ESR探測(cè)到了鏈端自由基-CF2-CF2.和鏈側(cè)自由基-CF2-.CF2-CF2-,前者是主鏈斷裂的產(chǎn)物,相互復(fù)合的概率很小,所以輻照后PTFE發(fā)生降解。但是這兩個(gè)自由基之間有反應(yīng)的可能性,如果能提高其反應(yīng)活性或鏈段的活動(dòng)性,交聯(lián)是可能存在的。