通过使用电子束或X光进行辐照处理,在工业规模领域已经被证明是非常高效且能够提高终端使用聚合物属性的技术。聚合材料的辐照处理包括将聚合物进行直接照射,通常是一种连续不断的工业修正过程。
电子束及X光辐照是一种通过改变化学和分子结构,今儿可以非常显著提高众多种类聚合材料的电离能量。自1950年代开始,电离辐照就已经开始了聚合物交连和降解的处理。
在辐照过程中,能量从辐照源(电子束或X光)转换到被处理的材料中,从而使材料产生由分子结构改变而形成的化学反应。
聚合物改性的主要是通过辐照交连、降解等方式完成:
- 聚合物交连,使聚合物中的分子链进行结合,从而可以导致其属性的改变,尤其是当温度接近或高于熔点的时候。
- 聚合物降解,即通过分子链的断裂而导致的聚合物分子量的减少。
- 聚合物嫁接:即某一不同的单体通过聚合而与其它聚合物产生嫁接。
- 单体及低聚物的聚合可以通过辐照完成。辐射线固化(诸如涂层或合成)即一种将辐照聚合与交连结合的方式。
- 半导体与宝石的晶体点阵修改等,是通过材料晶体结构的改变而实现的。
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以上这些效果的产生,均是根据电子束总量(剂量)而定的。
交连,是聚合物辐照中最重要的效果。
不同种类的聚合物对辐照的反应也各不相同:
有一点非常重要,即需要明白,有许多特定的聚合物,只有某一种效果最明显。所以,当其它一些聚合物(如聚四氟乙烯)产生分裂的时候,对于一些聚合物(如聚乙烯、乙二醇二乙酸酯)在实际中仅仅会得到交连所产生的效果。由于聚合物及处理技术的复杂,交连及分解都可以用来提高聚合物的处理。
- 在聚合物中不需要任何的添加剂
- 处理过程可以控制自如,并且是可重复的
- 众多种类的聚合物均可以被用来进行处理
- 并且,这一技术可以非常的节约
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多年以来,辐照处理已经被广泛应用于大量各种材料及产品的性能提高领域,诸如:
电线电缆
这是辐照处理技术最早得到实际应用的领域。
几十年以来,已经开始了对大量电线电缆中的塑料壁进行电子束交连辐照,从而使其在强度、耐高温、抗磨损,以及更薄绝缘层等方面的得到了显著提高。
产品的提高,包括:提高了在高温环境下的耐久力,防火,耐磨损,强度,对腐蚀性化学成分的抵抗能力,以及其它众多重要的特性。
辐照电线通常被用来装配汽车、军用机动车、飞机,以及其它需要较高性能的领域。
热缩产品
套管、薄膜,以及连接器都是利用材料的记忆效应而通过电子束处理而生产的。经过交连的产品在不同的温度范围内能够产生延展属性,并且在其它某一温度范围内可以成为稳定的产品。
电子加速器在这一工业领域中占有重要地位,其产品特性远比现有的化学交连水平要高。
薄膜
由于聚合材料的改性,使其特性的得以改变,从而提高了其工作与客户端的属性,因此,电子加速器在薄膜领域已经拥有了相当长的应用时间。
在塑料中电子的利用,导致了其温度升高。从而使物品的分子溶解,而这样生产出的薄膜将会更加的耐热,并且其持久力也会增加。
此类薄膜主要应用于食品包装领域——经过热缩处理的包装材料被用来之作密封包装等。今天,为了能够确保包装材料的透明、坚韧、密封、保湿等特性,包装薄膜已经是由各种不同聚合物混合而成的了。
本体聚合物
诸如PTFE等材料通过高辐照剂量而分解
聚四氟乙烯(PTFE)通常是经由电子束照射使聚合物产生分解而生产出来的,使得它可以更加容易的被碾碎,从而成为润滑剂、墨水或其它物品中的添加剂。
轮胎
轮胎工业发现在轮胎制造过程中,使用经过电子束交连后的橡胶可以提升轮胎的质量,并且能够减少轮胎的整体制造成本。
在轮胎组装以前,对汽车轮胎胎面部分进行辐照,从而获得部分的交连。如此,可以使轮胎在进行最后热处理时拥有稳定的厚度,也同样预防了钢圈的移位问题。从而使轮胎在厚度更均匀以及更良好的平衡性等方面提高了质量。它同时还可以使轮胎更薄,以减少原材料及成本。而更薄的轮胎还可以减少在路面上的摩擦热量。
导管
经过交连处理的聚乙烯管可以被用来供给热饮用水。交连处理可以使导管的热稳定性及强度得以加强。交连导管的最高使用温度可以达到110°C。
玻璃及宝石处理
电子束处理可以充分地改善玻璃及宝石的颜色水平,如对黄玉的晶体结构进行改变。
半导体
半导体已经随处可见了,而它们的性能经过提高设备的使用期而得以最优化。它们的使用寿命可以通过电子束处理而更加的精确,并且降低使用成本。
水凝胶
一种聚合材料,可以在水中溶解并且保持其自身结构内超过20%的水分不会溶入水中。这种水凝胶可以通过辐照交连而形成。典型的水凝胶应用包括:柔软的隐形眼睛,药物的溶解控制,酶维持,伤口包扎等。
表面嫁接
嫁接是已知的一种非常有效的对聚合材料进行表面改性的方法,绝大部分应用于高分子膜,隔膜,纤维、自然或人工合成的纺织品等方面。
辐照嫁接可以使聚合物的表层属性得以改变,如:抗渗透能力,生物适应能力,支撑力,摩擦力,亲水性或疏水性等。
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