輻射加工技術

輻射加工技術,利用高能電離輻射與物質相互作用引起的物理學化學或生物學效應,對物質或材料進行加工處理的核輻射技術。與傳統加工技術相比,具有節能、可在常溫下進行、穿透性強、不產生廢物、易於控制等優點,屬於高效加工方法。

基本介紹

  • 中文名:輻射加工技術
  • 優點:節能、可在常溫下進行、穿透性強、不產生廢物、易於控制等
原理,套用,

原理

高能電離輻射(一般指γ射線或高能電子束)進入被輻照物質後,在極短時間內將其能量分多次傳遞給介質,而輻射本身則逐步降低其能量並改變行進方向。每次能量釋放事件,可產生一群初始活性粒子(包括電子、離子和受激分子等),這些活性粒子產生瞬間相距很近,形成一個很小的活性粒子密集區,稱之為“熱點”。這些熱點沿輻射前進方向分布,形成徑跡。熱點和徑跡中的活性粒子相互反應或與周圍介質作用,生成各種輻照分解產物,或放出螢光、磷光等,最終達到熱力學平衡,這就是輻照加工過程的基本物理圖像。核輻射可以不同效率與各種物質發生作用,引起不同變化。

套用

輻射加工技術的套用領域極其廣闊,最重要的加工領域是高分子材料,通過輻照處理實現高分子化合物的交聯、裂解、接枝、固化和聚合等,達到加工目的。
①交聯。輻照交聯指聚合物在輻射作用下,大分子之間形成化學鍵,使分子量增加,形成三維網狀結構。以聚乙烯為例,在射線作用下,其中的C—H鍵斷裂,形成的自由基H非常活潑,可與鄰近分子中的氫原子反應,生成H2而釋放,留下的碳原子則相互結合,形成C—C鍵,由此導致聚乙烯分子的交聯,分子量增高,熔點增高,且抗老化性能增強。這種技術已廣泛用於電纜和電線工業,經過輻照處理後的電纜和電線的耐溫性能可提高20~30℃,耐老化性能改善,使用壽命延長,並呈現熱收縮性能。世界上一些國家規定,凡航空、宇航、電信等行業所用的電纜,必須經過輻照處理。輻照交聯技術還可用於熱收縮管和膜的製備。
②聚合。輻照聚合指在輻射作用下,高分子單體相互聚合而形成高聚物。輻照聚合由於不引入化學引發劑,因而由該法製得的聚合物純度高,絕緣性和機械性能亦高。此外,由於劑量率易控制,使聚合速度保持在合適範圍,因而可製備其他方法較難製備的珍貴聚合物,如可製備高透明度、高厚度及易於成形的防彈有機玻璃,以及可用作絮凝劑、增稠劑、減阻劑及分散劑的聚丙烯醯胺。
③接枝。當高分子膜或其他形狀的材料受輻射作用時,在不同部位產生的自由基的壽命不同,當壽命較長的自由基與另一種烯烴類化合物接觸時,會觸發聚合反應並在這兩種化合物間形成化學鍵,這種作用即為輻照接枝。輻照接枝產品既保持了原先基材的優點,又增加了接枝物的功能,因而可用於製備新型功能高分子材料,如以氟塑膠薄膜為基材的離子交換膜與電池隔膜等。輻射接枝加工工藝還廣泛套用於生物醫學工程,如生物醫學功能分子材料的合成與改性,生物酶、藥物、葉綠素、激素、維生素、核酸、抗生素、病毒、細胞、微生物等生物功能物質的固定化。
④降解。輻照降解指在輻照作用下,聚合物的主鏈發生斷裂,分子量降低。實際上,輻照降解是輻照交聯的逆過程,轉化條件在於輻照劑量的大小。如聚乙烯吸收100千戈瑞量級的劑量會導致交聯,但聚四氟乙烯在此劑量條件,卻會嚴重降解。利用這一輻照降解技術,配合其他條件,可製成粒徑為1~10微米甚至更細的超細粉。這種經輻照降解的聚四氟乙烯與優質潤滑油混合,可配製成在300℃下使用的耐腐蝕高級潤滑油。

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