聚四氟乙烯(PTFE)是一種白色蠟狀的熱塑性塑料，具有優(yōu)異的綜合性能。在通常條件下，PTFE的耐輻射能力差，是所有高分子材料中最不耐輻照的材料，幾千戈瑞(kGy)的輻射劑量就可以使其完全喪失力學(xué)性能。利用PTFE容易輻射裂解的特點，可以制造潤滑材料。在特定高溫環(huán)境下，PTFE也可以發(fā)生輻射交聯(lián)反應(yīng)。本工作對PTFE的輻射裂解及其應(yīng)用進行了介紹，并介紹了交聯(lián)PTFE性能變化和其潛在應(yīng)用的最新研究成果。
自從Du Pont公司發(fā)明PTFE后，PTFE就以其優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)性能及電學(xué)性能引起人們廣泛的關(guān)注，并在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。與這些優(yōu)異的性能相比，PTFE的耐輻射性能卻很差，因此PTFE作為一種典型的輻射降解材料被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域。圖1簡單描述了PTFE在不同的輻照條件下的輻照產(chǎn)物及其應(yīng)用領(lǐng)域。
從圖1可以看出：在常溫或空氣存在下，通過射線或加速器電子束照射，可使PTFE分子的碳主鏈發(fā)生斷裂，導(dǎo)致PTFE發(fā)生裂解。PTFE摩擦系數(shù)低且易輻射裂解的特性，通過控制輻射劑量，并結(jié)合研磨或氣流粉碎法可制備PTFE超細粉。PTFE超細粉被廣泛應(yīng)用作工程塑料的改性劑和涂料、油墨的添加劑，也用于潤滑油脂的添加劑。PTFE超細粉(甚至PTFE納米粉)雖然也可以作為抗磨劑添加到潤滑油中使用，但由于PTFE的密度比油的密度大，因而分散穩(wěn)定性差。通過對FITE表面輻射接枝特殊化學(xué)基團，可以有效提高其在潤滑油中的長期分散穩(wěn)定性。利用輻射裂解法將回收的廢舊PTFE制造成超細粉末，該產(chǎn)品可用于工程塑料或固體潤滑材料。當前，全世界每年消耗的PTFE超細粉在5000 t以上。例如，三葉(Shamrock)公司有三臺加速器用于PTFE超細粉的生產(chǎn)，美國Du Pont在我國的深圳也有一臺3 MV加速器用于PTFE超細粉生產(chǎn)。
通常條件下PTFE的輻射裂解都采用較高的輻照劑量，然而低的輻照劑量也能使PTFE發(fā)生裂解并獲得巧妙利用。常規(guī)輻照引起PTFE機械強度下降，但在PTFE產(chǎn)品成型前接受極低劑量的輻照不會降低產(chǎn)品機械強度。相反，產(chǎn)品的斷裂伸長率增大，且不易開裂，可以用于新產(chǎn)品的開發(fā)。日本的PLACT公司將PTFE原料在空氣中輻照500～1500 Gy劑量后，將產(chǎn)品向PTFE材料的加工企業(yè)出售，可利用這種低劑量輻照的PTFE原料制備性能優(yōu)異的PTFE細管，并在眾多領(lǐng)域中都取得了廣泛的應(yīng)用。
PTFE隨著溫度的升高，輻照時更容易發(fā)生分解，并產(chǎn)生有毒氣體，且PTFE本身質(zhì)量急劇降低。根據(jù)PTFE升溫輻射易裂解的特點，前蘇聯(lián)曾先利用核反應(yīng)堆的熱能和射線，后改用加速器輻照對PTFE在100～300℃進行裂解制備低分子量的全氟聚合物。另外在惰性氣體或者氧氣條件下輻照PTFE，生成的產(chǎn)物可作為高級表面活性劑使用。Korenev在真空條件下降解PTFE，具有減少有毒化合物的濃度，提高輻射效率，降低加速器的能量等優(yōu)點。
