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聚合物材料辐射效应

点击次数:904    发布日期:2018-02-26   本文链接:http://www.pibomo.com/news/781.html

      在辐射作用下,高分子聚合物材料将发生交联、降解、不饱和键含量发生变化及产生自由基等,造成聚合物物理性能和机械性能的变化,从而使熔点、在溶剂中的溶解度和机械强度发生变化,双键的变化会影响聚合物的介电性能,自由基的产生为聚合物的接枝改性提供了方便。聚合物的辐射效应还受氧、添加剂和聚合物结构及溶剂等方面的影响。

      根据聚合物的结构和化学特性,在高能辐射作用下,虽然辐射交联和降解两个过程往往是同时存在的,但有主次之分,可大致分为交联型和降解型。聚合物的辐射交联和辐射降解效应是在某一特定条件下而言的,降解型聚合物的辐射稳定性未必比交联型者差。聚合物的辐射稳定性还受聚合物内部的能量转移情况影响,如聚苯乙烯由于其苯环的存在,从而具有较好的辐射稳定性。
聚合物材料广泛应用于电子学材料和工程塑料中。在电子零件和电路中,环氧树脂作为胶粘剂、灌封或封装化合物用于线路板;聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯被用于电容器中;硅胶和聚酰胺被用于电子学产品中;PVC,PTEE和砜被用于插座,连接器和线缆中。工程塑料根据制造工艺可以分为热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。根据功能可以分为结构材料、绝缘材料、薄膜材料、黏结剂和光学材料。这些材料对光学性能、力学性能和电学性能要求不同。

      很多机械部件和电子学材料是由热塑性塑料注射成型制造而成,根据其力学性能的辐射耐受性可以将其分为大约35类。几乎没有热固性塑料在l Mrads的剂量下显示损伤效应。根据在大气下的辐照试验结果,在1Mrads辐照剂量下显示出辐射效应的有聚丙烯,聚甲醛,聚四氟乙烯(盯FE)等。在真空中,胛FE的辐照耐受性可增加十倍。较好的耐辐射热塑性塑料包括聚酰亚胺(Kapton),聚酯(Mylar)和聚苯乙烯。对所有的卤化聚合物(胛FE(聚四氟乙烯)、PVdF(聚偏氟乙烯)、PVC(聚氯乙烯)),均需要考虑卤酸气体的释放。断裂强度和弹性是这些材料*关注的性能。

      较薄的热塑性薄膜经常用于电容、清漆和包皮材料。Mylar和Kapton在辐射环境下具有较好的稳定性,在109 rads辐照剂量下退化较小。聚乙烯薄膜在107 rads时有一些气味释放,在108 rads将丧失一些机械性能(力学性能),而聚丙烯的性能在相同条件下则将变差和脆化。卤化聚合物在108 rads辐照剂量下将释放酸性气体。例如,卤化PVdF在108rads时性能基本不变,但其释放的HF酸将对铝产生蚀刻。

      热同性塑料通常是由液体预聚物和固化剂的混合物形成为高度交联的聚合物。复合结构元件,印刷线路板(PCBs)和胶粘剂属于此类聚合物。由于其高度的交联性,使得热同性塑料具有较好的耐辐射性。环氧树脂胶粘剂在大气中受到109 rads的辐照剂量时其抗拉剪切强度仅仅降低大约10%。环氧玻璃层压板在这个辐照剂量下也显示较好的性能。稳定性**的弹性体主要包括聚氨酯和苯基硅氧烷,在108 rads以上的辐照剂量下仍具有较好的稳定使用性能。腈,丁二烯苯乙烯和天然橡胶也可以在108 rads辐照剂量下使用。聚氨酯泡沫橡胶可以在真空下-85℃到250℃的温度范围内,在109 rads辐照剂量下可以用作电学密封材料。硅胶与聚硫密封胶的耐辐照性能较差。

      辐射会导致材料微观结构和宏观性能发生变化,因而被用于改造聚合物材料的研究工作中。研究发现,辐射在聚合物中产生的效应主要有分子键的断裂和交联、分子的释放以及新化学键形成等。因此,可以将聚合物的辐射效应应用于工程加工、医学、空间科技等领域中包括聚合物的辐射加工,辐射固化技术的应用,医用领域的辐射消毒,空间技术中应用的聚合物和辐射效应等。
辐射加工技术是指用辐射技术处理聚合物材料实现改性和辐射在医用产品消毒、食品保鲜等方面的应用,其优点是可在室温或更低的温度中实现,使受热易变形或易变质的材料得以用辐射交联的手段实现改性。其原理是通过用射线照射有机合成材料,切断有机分子的链,产生新的自由基,并进一步和其他的分子或基团相结合而生成一种新的有机合成材料?优点是反应速率大,反应速率可控,产品的纯度高。

      通过辐射交联效应,可以使高分子链彼此互相结合起来,形成网状立体结构的高聚物,具有耐热、耐腐蚀和增加强度等性能。通过辐射接枝,使单体和聚合物或者使两种以上的高分子聚合物结合在一起而变成另一种新的分子量更大的高分子聚合物。利用不同波长的电磁波(紫外线、电子束、y射线等)辐照聚烯烃,在可控辐照条件下,在聚烯烃分子链上引入羧基、羟基、羰基等含氧极性基团,从而改善与工程塑料、无机填料的相容性,实现聚烯烃材料的高性能化。

      辐射降解效应是指在射线的照射下,使高分子聚合物降解成分子量更低聚合物。可以用于调节PVC的分子量,使废旧的PTFE由分子量很高的高分子聚合物变成分子量不太高的聚合物,由大块的固体材料变成一种非常细微的粉末。

      辐射固化技术是使低聚物经紫外辐射或高能辐射同化成膜,具有不含溶剂、节约能源、快速、节省空间、无污染、操作简单等优点,可应用于磁性介质、剥离涂层陶瓷、石膏板的装饰层、印刷板、光纤保护层、电子技术等方面。

      辐射消毒技术是指利用高能射线如y射线的电离和激发作用所引起的射线生物效应而丧失活动能力,*终导致死亡。其中.y射线的能量比紫外线高得多,其灭菌能力比紫外线强。不同的微生物和菌株的抗射线的能力不同.国际上辐射消毒剂量一般为25~32kGy。



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