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材料辐照改性

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  辐照改性可以使高分子材料分别实现交联、固化、接枝、裂解,极大改善材料的物理化学性能。例如,改性后的特种线缆,广泛应用于航空、航天、航海、汽车、电子、核电、石油开采、通讯以及一些特殊行业中。又如,轮胎是现代社会、国防、军事必不可少的产品,应用电子束预硫化处理,可大大提高轮胎的成品率和减少(10~20%)原材料用量,既降低了成本,减轻了产品的重量,还能提高效率,节省燃油。

  高聚合物的辐射效应主要是交联和裂解。实际上交联和裂解两个过程是同时进行的,究竟哪一个过程是主要的取决于高聚合物的结构和化学性能,同时它也与辐照的环境条件有关。

  辐射交联是指聚合物在辐射作用下,大分子之间形成化学键,生成三维网状结构的现象。辐射交联后的聚合物,除了呈现出显著的化学稳定性和热稳定性外,还可获得许多新的性能,使之在耐温性、耐老化、抗腐蚀、阻热、阻燃以及力学强度方面,都能得到明显的改善。例如,聚乙烯分子的交联,能使分子量升高,熔点增高,抗老化性能增强。这种辐照交联加工技术已广泛用于电缆和电线工业。经过辐照处理后的电缆或电线耐温性能可提高20~30℃,耐老化性能得到改善,使用寿命延长。

  辐照聚合系指在辐照作用下,高分子单体相互聚合而形成高聚物。辐照聚合由于不引入化学引发剂,因而由该法产生的聚合物纯度高,从而其绝缘和机械性能好。此外,由于剂量率易于控制,使聚合速度保持在合适范围,因而可制成其他工艺较难制备的珍贵聚合物。目前,常用辐照聚合技术可制备高透明度、高厚度及易于成形的防弹有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯),以及可用作絮凝剂、增稠剂、减阻剂及分散剂的聚丙烯酰胺。美国首先实现了辐照聚合聚丙烯酰胺的商业化。

  辐照降解系指在辐照作用下,聚合物分子的主链发生断裂,分子量下降。实际上,辐照降解是辐照交联的逆过程,由于分子量下降,热稳定性(如熔融温度),机械强度下降,所以在溶剂中的溶解度增加。辐照降解的转化条件在于辐照剂量的大小。例如,聚乙烯吸收100kGy量级的剂量会导致交联,但聚四氟乙烯在此剂量下,却会严重降解。利用这一技术,配合其他条件,可制成粒度为10~1um甚至更细的超细粉。这种经辐照降解的超细粉聚四氟乙烯与优质润滑油混合,可配制成在300℃下使用的耐腐蚀高级润滑油脂。

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