輻照接枝

輻照接枝技術是輻射化學套用研究的一個重要方面,是研製各種性能優異的新材料,或對原有材料進行輻射改性的有效手段之一。它是在輻照聚合基礎上隨著聚合物改性的需要而發展起來的,和輻射化學一樣經歷了三個階段的發展過程:20世紀40年代主要研究高能射線對物質的作用,及輻照效應;50年代才開始輻照接枝的研究,1955年M.Magat首先報導了輻照過氧化接枝反應,接著D.S.Ballartine等報導了共輻照接枝共聚反應;60年代以來,輻照接枝已套用於工業生產,取得了可喜成績。

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原理和特點

輻照接枝共聚的基本原理是利用高能輻射使聚合物骨架上產生若干個活性點,然後將另一種乙烯基單體或均聚物成功接枝到這些活性點上,產生出支鏈,其主要特點——
1、輻射接枝法比一般化學接枝法更易掌握,操作和控制容易,室溫甚至低溫下也可完成。
2、輻射接枝反應可以限制在聚合物表面或在制定厚度內進行,也可以在聚合物內部發生。此外,還可以根據需要控制接枝率。
3、輻射接枝反應是由射線引發的,不需要向接枝體系加入引發劑等添加物,可以得到非常純的接枝聚合物,同時還可以起到消毒的作用。這對合成醫用高分子材料和製備固定化酶、慢釋放藥物等都是一種實用的方法。

基本方法

共輻照接枝法

這種接枝共聚的方法是將聚合物和乙烯基單體置於同一體系,保持直接接觸情況下進行輻照,輻照過程中發生接枝共聚反應。
共輻照接枝法的優點有:(1)操作簡單易行,輻照與接枝同步進行,一步完成;(2)自由基利用效率高(~100%),聚合物輻照生成的自由基一經生成立即引發接枝反應:(3)單體或溶液可作為聚合物的輻射保護劑,減少了聚合物的裂解,對裂解型聚合物尤為重要。
這一方法的最大缺點:在聚合物-單體混合體系同時受輻照時,必然發生單體的均聚反應,降低了接枝效率,增加去除均聚物的步驟。

預輻照接枝法

該方法是將聚合物在有氧或真空條件下進行輻照,然後將輻照過得聚合物浸入單體中,在無氧條件下進行接枝反應。這種方法的主要特點是輻照與接枝反應分步進行,避免了單體直接受輻照。
三個明顯的優點:(1)單體不直接受輻照,最大限度地減少了均聚反應,控制了均聚物的生成:(2)由於輻照與接枝是兩個獨立的過程,為研究和生成帶來方便:(3)不受劑量率的影響。
缺點:聚合物自由基利用率低,聚合物基材的輻射損傷比共輻照接枝嚴重。

輻照接枝套用

輻照接枝結束在工業上套用廣泛,可用於改善纖維和織物的阻燃性、親水性和染色性能等;製備優質均相離子交換膜;合成新的醫用高分子材料;改善聚合物的表面性能及對無機材料進行輻照接枝改性等等。

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