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什么是辐射加工

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  辐射加工是一门利用电离辐射作用使材料或其组份的物理性能发生有用变化的技术。这种辐射具有相当高的能量,足以引发原子或分子电离。这种作用使化学键断裂生成自由基。自由基具有很高的活性,是辐射诱发的许多所需变化的根源。

 
     有好几种因素促使辐射在工业上应用的范围扩展和辐射装置激增。其中有:已经具备功率大而单位辐射成本低的电子加速器;有很强的T辐射源可资利用;对所涉及的化学原理有了更透彻的了解;与其相竞争的加工操作所需能源费用增加。
 
过程
 
     在各种塑料、弹性体或其他大分子中,可以同时或有竞争地发生交联和降解这两种作用。发生交联时,分子结合在一起,降低了其通常的移动性,即不会失去形状,不再具有真熔点。降解过程发生时则分子链断裂。两种过程都引起材料发生重大变化;二者之中常有一过程占主导地位(但也可能并非如此)。根据二过程的相对动力学,材料可以是“交联性”的,也可以是“降解性”的,依总体上占优势的那个过程而定。此外,如常见于芳烃(苯环)含量高的材料那样,我们还称之为“有耐力”材料。交联或降解可以由几种作用所引起。通常采用电离辐射辐照或化学方法。化学方法的优点是只需要少量的物质。辐照的优点是快速而经济.
 
辐射源
 
     工业用电离辐射一般有两类,即来自钻-60一类放射性物质的y射线和来自加速器的高能电子束。
 
     γ射线穿透力强,可以处理很厚的物体,但通常加工速率慢。
 
     电子束的穿透力低得多,但电子发生机可以具备很大的功率,高达数百千瓦,因此产品的产量可以等于或超过涉及应用辐射装置的其他工业操作的产量。
 
     目前工业电子发生机已具有更高电子伏(达5百万伏)的产品,因此穿透性极限的条件有所松动。但是,小型低压系统(200—500kV)也有产品,占地面积小至819 cm2,却能发生数十千瓦的电子功率。现有设备的多功用性,使得工业辐射加工的应用由电子加速器独领风骚,因为电子加速器经济、有效、生产速率高、经加工的产品质量高。
 
辐射加工参数
 
     电子加速器产生的辐射用加速器电子伏数(决定穿透能力的参数)和电子束电流或每秒所释发的电子数来表征。如果电子伏数大到足以穿透产品,则在具备实现所需过程所需能量的情况下,电子束电流决定产量或加工速率。电子束所存储的能量称为剂量,通常表示为兆拉德(Mrad)或千戈瑞(kGy)。1兆拉德是一百万拉德;回拉德剂量表示每克产品吸收10-5J的能量。 10千戈瑞相当于 1兆拉德。
 
     加速器输出额定量表示为千瓦(电子伏X电流)。根据经验,1kw电子功率理论上能够释放1兆拉德剂量给362。87kg(产品)几。实际加工速率可由理论加工速率乘以实际过程的效率来进行计算。
 
     在总体经济效果角逐中,辐射加工方法可能能够单以单位成本低取得成功。此处的关键是所需生产能力必须大到足以利用辐射系统的全部能力。更新型的强有力的电子束系统由此可以以很低的单位加工成本作为其特色。虽然就投资费用而言可能其它系统要优胜得多,但就单位加工成本而言,由于辐射系统的加工速率远比其他系统为大,辐射系统便占有优势。
 
应用
 
     辐射加工的应用包括以下几个方面:
 
     用于电线电缆的绝缘包皮的交联,这大概是辐射加工最知名最广泛的应用。交联能够改良耐应力破裂、耐磨蚀和防变形性能,提高使用温度和耐受流体作用的性能。
 
     通过交联可大幅度改进热收缩塑料的收缩记忆性。如同电线电缆中的应用一样,用于塑料管和部件的交联以改良性能。外科用具和其他一次性医疗用具的冷消毒。单体接枝聚合到织物基料上以改进抗污性和染色性。消除或大幅度减少许多塑料包装材料和食品饮料包装材料中残余单体(Lomo法)。无溶剂、或少溶剂无溶剂排放、室温速聚有机涂料的固化。聚乙烯泡沫塑料的交联以控制泡孔结构、发泡程度,改进表面状况,或恢复韧性。橡胶或其他弹性体的硫化(但一般不包括了基橡胶)。聚丙烯和纤维素塑料一类塑料有控降解。均聚物熔体指数的有控改性。

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