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聚合物材料輻射效應

點擊次數:897    發布日期:2018-02-26   本文鏈接:http://www.miribilla.net/news/781.html

      在輻射作用下,高分子聚合物材料將發生交聯、降解、不飽和鍵含量發生變化及產生自由基等,造成聚合物物理性能和機械性能的變化,從而使熔點、在溶劑中的溶解度和機械強度發生變化,雙鍵的變化會影響聚合物的介電性能,自由基的產生為聚合物的接枝改性提供了方便。聚合物的輻射效應還受氧、添加劑和聚合物結構及溶劑等方面的影響。

      根據聚合物的結構和化學特性,在高能輻射作用下,雖然輻射交聯和降解兩個過程往往是同時存在的,但有主次之分,可大致分為交聯型和降解型。聚合物的輻射交聯和輻射降解效應是在某一特定條件下而言的,降解型聚合物的輻射穩定性未必比交聯型者差。聚合物的輻射穩定性還受聚合物內部的能量轉移情況影響,如聚苯乙烯由于其苯環的存在,從而具有較好的輻射穩定性。
聚合物材料廣泛應用于電子學材料和工程塑料中。在電子零件和電路中,環氧樹脂作為膠粘劑、灌封或封裝化合物用于線路板;聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯被用于電容器中;硅膠和聚酰胺被用于電子學產品中;PVC,PTEE和砜被用于插座,連接器和線纜中。工程塑料根據制造工藝可以分為熱塑性塑料、熱固性塑料和彈性體。根據功能可以分為結構材料、絕緣材料、薄膜材料、黏結劑和光學材料。這些材料對光學性能、力學性能和電學性能要求不同。

      很多機械部件和電子學材料是由熱塑性塑料注射成型制造而成,根據其力學性能的輻射耐受性可以將其分為大約35類。幾乎沒有熱固性塑料在l Mrads的劑量下顯示損傷效應。根據在大氣下的輻照試驗結果,在1Mrads輻照劑量下顯示出輻射效應的有聚丙烯,聚甲醛,聚四氟乙烯(盯FE)等。在真空中,胛FE的輻照耐受性可增加十倍。較好的耐輻射熱塑性塑料包括聚酰亞胺(Kapton),聚酯(Mylar)和聚苯乙烯。對所有的鹵化聚合物(胛FE(聚四氟乙烯)、PVdF(聚偏氟乙烯)、PVC(聚氯乙烯)),均需要考慮鹵酸氣體的釋放。斷裂強度和彈性是這些材料*關注的性能。

      較薄的熱塑性薄膜經常用于電容、清漆和包皮材料。Mylar和Kapton在輻射環境下具有較好的穩定性,在109 rads輻照劑量下退化較小。聚乙烯薄膜在107 rads時有一些氣味釋放,在108 rads將喪失一些機械性能(力學性能),而聚丙烯的性能在相同條件下則將變差和脆化。鹵化聚合物在108 rads輻照劑量下將釋放酸性氣體。例如,鹵化PVdF在108rads時性能基本不變,但其釋放的HF酸將對鋁產生蝕刻。

      熱同性塑料通常是由液體預聚物和固化劑的混合物形成為高度交聯的聚合物。復合結構元件,印刷線路板(PCBs)和膠粘劑屬于此類聚合物。由于其高度的交聯性,使得熱同性塑料具有較好的耐輻射性。環氧樹脂膠粘劑在大氣中受到109 rads的輻照劑量時其抗拉剪切強度僅僅降低大約10%。環氧玻璃層壓板在這個輻照劑量下也顯示較好的性能。穩定性**的彈性體主要包括聚氨酯和苯基硅氧烷,在108 rads以上的輻照劑量下仍具有較好的穩定使用性能。腈,丁二烯苯乙烯和天然橡膠也可以在108 rads輻照劑量下使用。聚氨酯泡沫橡膠可以在真空下-85℃到250℃的溫度范圍內,在109 rads輻照劑量下可以用作電學密封材料。硅膠與聚硫密封膠的耐輻照性能較差。

      輻射會導致材料微觀結構和宏觀性能發生變化,因而被用于改造聚合物材料的研究工作中。研究發現,輻射在聚合物中產生的效應主要有分子鍵的斷裂和交聯、分子的釋放以及新化學鍵形成等。因此,可以將聚合物的輻射效應應用于工程加工、醫學、空間科技等領域中包括聚合物的輻射加工,輻射固化技術的應用,醫用領域的輻射消毒,空間技術中應用的聚合物和輻射效應等。
輻射加工技術是指用輻射技術處理聚合物材料實現改性和輻射在醫用產品消毒、食品保鮮等方面的應用,其優點是可在室溫或更低的溫度中實現,使受熱易變形或易變質的材料得以用輻射交聯的手段實現改性。其原理是通過用射線照射有機合成材料,切斷有機分子的鏈,產生新的自由基,并進一步和其他的分子或基團相結合而生成一種新的有機合成材料?優點是反應速率大,反應速率可控,產品的純度高。

      通過輻射交聯效應,可以使高分子鏈彼此互相結合起來,形成網狀立體結構的高聚物,具有耐熱、耐腐蝕和增加強度等性能。通過輻射接枝,使單體和聚合物或者使兩種以上的高分子聚合物結合在一起而變成另一種新的分子量更大的高分子聚合物。利用不同波長的電磁波(紫外線、電子束、y射線等)輻照聚烯烴,在可控輻照條件下,在聚烯烴分子鏈上引入羧基、羥基、羰基等含氧極性基團,從而改善與工程塑料、無機填料的相容性,實現聚烯烴材料的高性能化。

      輻射降解效應是指在射線的照射下,使高分子聚合物降解成分子量更低聚合物??梢杂糜谡{節PVC的分子量,使廢舊的PTFE由分子量很高的高分子聚合物變成分子量不太高的聚合物,由大塊的固體材料變成一種非常細微的粉末。

      輻射固化技術是使低聚物經紫外輻射或高能輻射同化成膜,具有不含溶劑、節約能源、快速、節省空間、無污染、操作簡單等優點,可應用于磁性介質、剝離涂層陶瓷、石膏板的裝飾層、印刷板、光纖保護層、電子技術等方面。

      輻射消毒技術是指利用高能射線如y射線的電離和激發作用所引起的射線生物效應而喪失活動能力,*終導致死亡。其中.y射線的能量比紫外線高得多,其滅菌能力比紫外線強。不同的微生物和菌株的抗射線的能力不同.國際上輻射消毒劑量一般為25~32kGy。



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