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辐照加工及其应用
- 2019-03-20-

辐照加工是指利用高能电离辐射电离高分子材料的原子或分子,打破化学键生成自由基,形成交联键,将高分子材料从线性分子结构转化为三维网络结构。
在各种塑料、弹性体或其他大分子中,交联和降解可能同时或竞争性地发生。当交联发生时,分子结合在一起,降低了它们通常的迁移率,也就是说,它们不会变形,不再有真正的熔点。当降解发生时,分子链断裂。这两种工艺都会引起材料的显著变化;这种材料可能是“交联的”或“可降解的”,这取决于它通常占主导地位的过程。交联或降解通常通过电离辐射或化学方法进行。这种化学方法的优点是所需要的物质很少;青岛辐照的优点是快速、经济。
辐照领域
辐照技术是利用射线对单体或大分子的作用,电离和刺激活化原子和活化分子的生成,使材料发生一系列物理、化学和生化变化,导致材料的降解、聚合、交联和改性。
辐射聚合电离辐射具有能量高、穿透力强的特点,可以聚合许多不易聚合的单体,得到分子量较大的产品。
烯烃在电离辐射作用下可以进行聚合,如甲基丙烯酸甲酯的本体辐射聚合、丙烯酰胺的固态和浓水溶液辐射聚合等。
辐射聚合的起始反应可以在低温、固态或亚稳态、晶体通道或某些无机物层间进行,得到某些定向聚合聚合物,如4-聚丁二烯。
辐射接枝聚合是一种基体聚合物与单体一起辐照形成接枝的聚合反应。接枝聚合可发生在表面或作为一个整体接枝。
聚四氟乙烯接枝苯乙烯可改善表面附着力;接枝聚氯乙烯丁二烯可以提高其耐低温性能。聚酯纤维接枝丙烯酸提高吸湿性,也接枝溴乙烯或乙烯基膦提高阻燃性;聚氯乙烯纤维可与丙烯腈接枝以提高耐热性,氟乙烯可提高抗老化性。
辐照交联是根据随机交联机理进行的。交联后,由于形成网络结构,改变交联的属性:耐高温、应力开裂是提高,蠕变行为改善,和结晶聚合物交联后能产生“记忆效应”,因此热收缩材料可以做好准备。
目前,为了降低能源消耗和成本,在工业生产中实行连续生产,采用了强化交联剂(或称敏化剂)。它是一种多功能添加剂,能大大降低辐照剂量,具有重要的经济意义。目前,辐照交联产品已投入工业规模化生产,辐照交联聚乙烯和聚氯乙烯已广泛应用于电线电缆绝缘层;辐照和交联热收缩材料是电力行业最重要的材料。
辐照降解也称为辐照裂化。辐照降解是一个与辐照交联完全相反的过程。它是根据随机降解反应机理进行的。反应可在室温下进行,产物主要为低分子量聚合物。聚四氟乙烯辐照成细粉和氟蜡,是一种高档润滑材料;聚乙烯氧化物(见聚乙烯氧化物)也可以被裂解来生产低分子量的产品,可以用作增稠剂。