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辐照后效应对辐射加工的影响与处理

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  辐照后效应是一个不稳定过程,后继反应与结构变化,必然导致辐射加工产品性能的变化和不稳定,同时对辐照后的再加工有很大影响。下面举几个例子说明后效应的影响:

  例1:聚合物辐射交联热缩材料的制作,辐照后的放置环境、时间或加热处理,不仅影响扩张或拉伸成型,而且对产品的记忆效应、机械性能都有影响。如,辐照后及时加热扩张定型,由于在高于结晶熔点温度,自由基的释放、重合会导致凝胶含量超过域值,约提高10%左右,过交联容易出现扩张开裂现象。一旦出现这个现象,辐照后可放置一定时间,俘陷自由基通过与扩散进入的氧反应,进一步导致裂解,减少交联度,随着温度、放置时间的变化,自由基的消亡、后裂解,凝胶含量趋于平衡,通常约减少10%。如此,可以克服辐照后及时扩张出现的开裂现象。

  例2:辐射交联聚烯烃泡沫管形材料的制造,辐照后的放置时间将影响后继高温发泡的尺寸稳定性。其主要原因还是俘陷自由基的存在引起的。辐照后初期发泡,由于高温自由基的释放、重合使交联度增大,发泡因难;放置两天发泡均匀、尺寸合适;但随着时间增长,会出现泡孔尺寸增大,表面破裂等现象。除了控制辐射剂量、物化条件、添加剂调整外,辐照后适当热处理,消除自由基,使后效应获得缓解。

  例3:电线电缆辐射加工,同样存在后效应问题,由于辐射加工主要在加速器进行,功率远高于钴源辐照,且所吸收剂量大多数转化为热,俘陷自由基的浓度是较有限的。但适当的热处理也是有益的,可减少由于后氧化引起的信号电缆的介电衰减的变化。

  以上的实例,对于聚合物辐射加工获得稳定的结构和性能,获得稳定的后续加工,首选考虑俘陷自由基的存在和处理,以获得稳定的交联结构。因此,控制辐照剂量和热处理很重要。

  为了减少后效应,添加小分子官能团单体增强辐射交联,提高交联产值的同时,降低辐射剂量,减少俘陷自由基的浓度,有利于削弱发生后效应。适当的抗氧剂也会对后氧化有一定的抑制。

  辐射加工后,由于放置温度气氛等环境因素影响,后续加工处理俘陷自由基的存在与效应,使辐射加工产品获得稳定的结构和性能,或者辐照后及时热处理消除自由基,或放置一定时间直到自由基逐渐消亡至稳定后,实施后续加工。

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