聚合物辐照效应
聚合物辐射加工的后效应及其处理课件
O2消耗值, -CH2-CO-OH, CO2, H2O 产生值与结晶度的关系
可见，不论是辐射氧化还是辐 射后氧化均与聚合物的中间相 有关，结晶度越高中间相含量 也越大，俘陷自由基也越多。
Arakawa 等研究，提出如下见解： 1. 氧不能进入结晶区； 2. 俘陷自由基存在于中间相； 3. 氧化仅仅在结晶表面发生； 4. 中间相的自由基，由于受 限于分子运动约束了重合, 因此比稳定型区具有较长 的寿命； 5. 随着结晶度的增加，中间 相含量增大, 在晶面上氧化
三、辐照后热处理导致的后交联及结构转
变
1.辐照后及时热处理导致的自由基衰减与交联度（凝 胶含量）的增长
俘陷自由基的升温衰减和 辐照聚合物的凝胶含量的增长
辐照聚酰胺热处理前后的S+S1/2 与 1/D关系曲线
辐照后热处理前后的G值和结晶度
（1）交联G值；（2）裂解G值
异相成核聚酰胺辐射交联的热处理前后的S+S1/2 与 1/D关系曲线
传播被增强。
五．小分子添加剂对辐射后效应的影响
结
中
浓晶
间
度相
相
无
中
定
间
型
相
相
小分子在结晶聚合物中分布示意图
辐照BMI/PA体系的ΔHm与D的关系曲线
六. 后效应对辐射加工的影响与处理
辐照后效应是一个不稳定过程，后继反应与 结构变化，必然导致辐射加工产品性能的变化和 不稳定，同时对辐照后的再加工有很大影响。
2. 结晶结构和热学行为与热处理
辐照后热处理前后试样的结晶度与辐照剂量
辐照聚合物热处理前后ΔHm,与D关系曲线 辐照聚合物热处理前后Tm与D关系曲线
辐射聚合2010_
制备丙烯酸增稠剂 王殿君等用60Co源 γ射线引发丙 烯酸 源 射线引发丙 烯酸(AA)、 、 聚乙烯醇(PVA)等组成的反相乳液体系进行 聚乙烯醇 等组成的反相乳液体系进行 辐射聚合制备涂料印花增稠剂 。 增稠效果好、抗电解质性能优良。 增稠效果好、抗电解质性能优良。
（4）高吸水性树脂制备
高吸水性树脂是一种吸水能力很强、 高吸水性树脂是一种吸水能力很强、由链状高分 是一种吸水能力很强 子通过新型交联剂或高能辐射线辐射引发聚合而 水凝胶，它具有多功能的三维网孔结构 三维网孔结构， 成水凝胶，它具有多功能的三维网孔结构，不溶 于水但可以通过亲水基的氢键和水结合吸收大量 水而溶胀，现已作为吸水脱水剂、 水而溶胀，现已作为吸水脱水剂、多功能膜和吸 附材料而被广泛应用于石油、洗煤、采矿、造纸、 附材料而被广泛应用于石油、洗煤、采矿、造纸、 制糖、农业、医疗和化学工业。 制糖、农业、医疗和化学工业。 利用钴60γ射线引发聚合，合成了聚丙烯酸钠 60γ射线引发聚合 聚丙烯酸钠、 利用钴60γ射线引发聚合，合成了聚丙烯酸钠、 聚丙烯酸-丙烯腈、聚丙烯酸-醋酸乙烯、 聚丙烯酸-丙烯腈、聚丙烯酸-醋酸乙烯、聚乙烯 醇接枝丙烯酸等几种高分子吸水剂实现了工业化 醇接枝丙烯酸等几种高分子吸水剂实现了工业化 生产。 生产。
如果逸出的电子能量较高，则可能被中性分子捕捉， 如果逸出的电子能量较高，则可能被中性分子捕捉， 生成阴离子自由基， 生成阴离子自由基，或Θ 或 AB + e → AΘ + B · 离解前也可能发生电中和，产生激发态分子， 离解前也可能发生电中和，产生激发态分子，而不 是自由基： 是自由基： AB ⊕· + CDΘ· → AB﹡ + CD ﹡ 2.如果辐射能量吸收不足，初级作用不足以使电子电 如果辐射能量吸收不足， 如果辐射能量吸收不足 离，而只发生电子跃迁，也可使分子处于激发态： 而只发生电子跃迁，也可使分子处于激发态： AB~~~ → AB﹡
辐照的基本概念
辐照的基本概念介绍辐照是一种将物体暴露在辐射源中以改变其原有特性的过程。
辐射源可以是电磁波、粒子束或其他高能粒子，通过与物体相互作用，辐射能够使物质发生物理、化学和生物学上的变化。
辐照在各个领域都有广泛的应用，包括食品工业、医学、材料科学等。
辐照的物理效应辐照的物理效应主要包括能量转移和激发效应。
当辐射与物体相互作用时，一部分能量被吸收或散射，从而导致物体内部的能量增加。
这种能量的转移可以引起物体的热化，甚至引发化学反应。
另一方面，辐射还能够激发物体内部的原子或分子，使其处于激发态。
激发态的物体具有不稳定性，会通过发射光子或电子等方式回到基态，释放出额外的能量。
辐照的化学效应辐照的化学效应主要是指辐射能够引发或促进化学反应的发生。
在辐照的过程中，辐射能量会与物体内部的化学物质相互作用，导致化学键的断裂或形成，并引发新的化学反应。
这种效应在药物研发、聚合物合成和废水处理等领域具有重要应用。
辐照的化学效应在食品工业中也被广泛应用。
通过辐照处理，可以杀灭或抑制食品中的细菌、寄生虫、真菌和酵母等微生物，延长食品的保质期。
此外，辐照还能够降低食品中的致病菌、病毒和过敏原等有害物质的含量，提高食品的安全性和品质。
辐照的生物效应辐照的生物效应是指辐射对生物体产生的影响。
辐射能量能够直接损伤生物体内的细胞和组织，导致DNA的损伤和细胞死亡。
这种直接效应是由于辐射与生物体内部的生物分子相互作用而引起的。
此外，辐射还能够引起间接效应，即辐射与生物体内的水分子相互作用，产生自由基和其他高度反应性物质，进而对细胞和组织产生影响。
由于辐射对生物体的影响，辐照被广泛应用于医学领域。
例如，放射疗法利用辐射杀灭癌细胞，达到治疗癌症的目的。
辐射还可以用于消毒和灭菌，用于医疗器械的消毒和药品的灭菌。
辐照的应用领域食品工业辐照在食品工业中有广泛的应用。
辐照可以杀灭或抑制食品中的细菌、真菌和寄生虫等微生物，降低食品的污染风险。
此外，辐照还能够杀灭食品中的害虫和昆虫，防止其繁殖和传播。
高分子聚合物电子束辐照效应研究的开题报告
高分子聚合物电子束辐照效应研究的开题报告开题报告：高分子聚合物电子束辐照效应研究1. 研究背景和意义高分子材料广泛应用于电子、航空、电力、医药等领域，然而，高分子材料的应用受到其辐射稳定性的限制。
聚合物在受到电子束辐照后会发生一系列物理化学反应，导致其性能的变化，如力学性能的下降、光学性质变化和结构的改变等。
因此，研究高分子聚合物电子束辐照的效应，对于提高其辐射稳定性以及扩大其应用范围具有重要的意义。
2. 研究内容和方法（1）研究内容本研究将选取常见的聚合物材料，如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯等，使用电子束辐射技术对其进行辐照，并研究辐照后材料性能的变化。
其中，力学性能、光学性质、结构和失重率等指标将被测量和分析，以探究电子束辐照对高分子材料的影响。
（2）研究方法本研究将使用电子束辐照技术对高分子材料进行辐照处理，在一定剂量范围内对材料进行分组辐照，然后使用力学测试仪、光学仪器和失重率仪等仪器对材料进行性能测试和分析。
同时，采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等分析仪器对材料的结构进行观察和分析。
3. 预期成果本研究的预期成果包括：（1）系统性地研究电子束辐照对高分子聚合物的影响，建立一套辐照稳定性评价体系；（2）结合实验结果和理论分析，探究电子束辐照对材料力学性能、光学性质和结构等特性的影响规律；（3）为高分子材料的应用提供科学依据，指导材料的设计优化；（4）为国家重大科技项目和企业技术创新提供支撑。
4. 研究进度安排（1）第一年：综述电子束辐照技术、高分子材料的基本性质和辐照效应，确定实验计划和方案；（2）第二年：进行高分子材料的辐照实验，获取相应的力学、光学和失重率测试数据，并对数据进行初步分析；（3）第三年：进一步分析实验数据，探究电子束辐照对材料性能的影响规律，较为完善地建立辐射稳定性评价体系，并进行实验结果的论文撰写和发表。
辐射技术在塑料加工中的应用研究进展
辐射技术在塑料加工中的应用研究进展傅垣洪【摘要】辐射技术可以有效地改善塑料的性能,拓展应用领域.其中,辐照交联和辐照接枝是两种最主要的加工技术.从辐照交联和辐照接枝改性两个方面综述了辐射技术在塑料加工中的应用研究进展.我国在此领域的研究虽然取得了一定进展,但距离实际应用还有一定距离.今后应不断加强辐射技术的开发,扩展辐照材料品种,同时加强有关辐照交联和辐照接枝机理的研究,以加快无污染、无公害的辐射技术在塑料加工中的开发和利用.%Radiation technology has been used to improve the properties of plastics and widen its application areas. The research progress to the major radiation technologies,irradiation cross-linking and irradiation graft modification,are reviewed in terms of their application in plastic processing. Although research in this area has received some successes,further exploration is needed in China for practical application. It is suggested to speed up the development of the technology,diversify the categories of irradiation materials,and carry out the study on mechanism of irradiation cross-linking and graft modification,therefore accelerating the development and application of the pollution-free radiation techniques in plastic processing.【期刊名称】《合成树脂及塑料》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】6页(P83-87,93)【关键词】辐射技术;塑料加工;辐照交联;辐照接枝【作者】傅垣洪【作者单位】山西大地环境投资控股有限公司,山西省太原市 030001【正文语种】中文【中图分类】TQ325;TQ316.31+3自从将辐射场引入到聚合物加工过程中，聚合物的辐射效应引起了人们的极大兴趣，尤其在塑料加工方面更加引人关注。
电子束辐照对聚合物材料稳定性的影响
电子束辐照对聚合物材料稳定性的影响聚合物材料在各个领域中得到了广泛的应用。
然而，随着科技的不断进步，对聚合物材料的性能和稳定性的要求也越来越高。
而电子束辐照作为一种高能射线辐照方式，对聚合物材料的稳定性具有重要的影响。
本文将探讨电子束辐照对聚合物材料稳定性的影响。
首先，电子束辐照对聚合物材料的物理性能产生显著影响。
电子束辐照能够改变聚合物材料的结晶结构，增加聚合物的晶格常数，从而使材料的力学性能发生变化。
此外，电子束辐照还能够改变聚合物材料的表面性质，使其表面疏水性增强或表面电荷性质发生变化。
因此，电子束辐照可以通过改变聚合物材料的物理性质来提高其性能和稳定性。
其次，电子束辐照对聚合物材料的化学性能也产生重要影响。
电子束辐照能够引起聚合物材料的化学链断裂和交联反应，从而改变其化学结构和性质。
辐照使聚合物材料中的官能团发生改变，导致材料的化学活性发生变化。
同时，电子束辐照还能引起聚合物材料中的氧化反应，使其发生氧化降解，降低材料的稳定性。
因此，电子束辐照对聚合物材料的化学性质具有明显的影响。
此外，电子束辐照对聚合物材料的热稳定性也有一定的影响。
聚合物材料在电子束辐照过程中会发生辐射热解，使其分子量发生变化。
辐射热解会引起聚合物材料的热稳定性降低，导致材料的热性能发生变化。
因此，电子束辐照会影响聚合物材料的热稳定性。
最后，电子束辐照还对聚合物材料的耐候性产生影响。
电子束辐照能够引起聚合物材料中的自由基反应，导致材料中的氧化反应加剧，从而使材料的耐候性降低。
此外，电子束辐照还能够引起聚合物材料中的环境应力开裂，加剧材料的退化和老化现象。
因此，电子束辐照对聚合物材料的耐候性具有显著的影响。
综上所述，电子束辐照对聚合物材料的稳定性具有重要的影响。
电子束辐照可以改变聚合物材料的物理性能、化学性能、热稳定性和耐候性。
因此，在聚合物材料的开发和应用过程中，需要考虑电子束辐照对材料性能的影响，以提高材料的稳定性和性能。
电子束和γ射线对封套用复合膜的辐照效应比较
前言塑料加工交联工艺一般包括化学方法交联工艺和物理方法交联工艺。
其中化学方法交联工艺指在原材料中加入交联改性剂，在挤出高温的作用下进行化学反应，实现分子之间的交联；而物理方法交联工艺指在常温下采用高能射线辐照制好的薄膜，通过能量传递，直接在薄膜中产生自由基或离子，进行交联。
前者容易存在交联剂分散不均和产生局部过聚反应，形成大量凝胶点，电子束和γ射线对封套用复合膜的辐照效应比较矫阳1杨洪军2程安仁1*代培1陆永俊1郭月莹1（1.北京市射线应用研究中心；2.63963部队）摘要：通过采用电子束和γ射线在空气氛围中对封套用复合薄膜进行辐照处理，比较了两种辐照方式下，复合膜的凝胶含量、拉伸强度、伸长率和水蒸气透过量等性能随吸收剂量变化的趋势。
结果表明：在有氧气参与的空气条件下，复合膜两种辐照方式的辐照效应差异较大。
在电子束辐照处理后，复合膜的凝胶含量明显上升、伸长率下降、强度变化不大，说明其反应是以交联为主导；在γ射线辐照处理后，复合膜的凝胶含量较低，强度和伸长率均出现下降，说明复合膜在γ射线辐照时出现了降解；随着辐照吸收剂量增加，γ射线辐照处理的复合膜的水蒸气透过量有增大的趋势，而电子加速器处理的复合膜的水蒸气透过量变化较小，没有明显的变化趋势。
关键词：电子束γ射线辐照交联降解凝胶含量Comparison of irradiation effects of electron beam and γ-ray on composite film for protective cover Yang jiao1Hongjun Yang2Anren Cheng1*Pei Dai1Yongjun Lu1Yueying Guo1（1.Beijing Research Center for Radiation Application；2. No 63963 Army）Abstract：This article compare the irradiation effects of electron beam and γ-ray on composite film for protective cover in air atmosphere. The changes of gel content, tensile strength, elongation and water vaportransmittance of the composite film with absorb dose were studied. The results show that theirradiation effect of the two methods varies greatly under the air condition. With the irradiation ofelectron beam, the gel content increased, the elongation decreased and the strength nearly notchanged, indicated that cross-linking was the dominant reaction. After γ-ray irradiation, the gelcontent is low compared with that of electron beam; strength and elongation decreased, indicating thedegradation of the film. With the increase of absorb dose, the water vapor transmittance of the filmafter γ-ray processing increase. While the water vapor transmittance of the film with electron beamirradiation nearly keep constant.Keywords：electron beam γ-ray irradiation cross-link degradation gel content既影响制膜过程，还影响膜的光学性能和外观，因此采用化学交联工艺进行交联薄膜生产非常困难；而后者则不存在上述问题，故一般采用辐射交联方式生产交联薄膜。
辐照加工热缩产品的原理
辐照加工热缩产品的原理辐照加工热缩产品是利用高能射线（如γ射线、电子束、X射线）对聚合物材料进行辐照处理，使其发生交联反应从而改变材料的性质。
其中热缩产品是利用辐照加工后的聚合物材料在加热条件下产生体积收缩的产品。
辐照加工热缩产品的原理主要包括以下几个方面：1. 辐照交联：辐照加工利用高能射线穿透聚合物材料，使其分子链发生裂解和自由基产生，进而引发交联反应。
这是实现热缩效果的关键步骤。
辐照交联可以使聚合物材料的分子链交联，增强材料的热稳定性、力学性能和耐化学性能。
2. 热缩效应：辐照交联后的聚合物材料，加热时分子链再次运动，使得原本无规则排列的分子链重新排列整齐，从而导致网络结构收缩。
热缩效应也称为热调整效应，是热缩产品完成尺寸调整的原理基础。
3. 环境温度和时间控制：环境温度和加热时间是热缩产品尺寸调整的重要参数。
在环境温度较高的条件下，聚合物材料的分子链活动性更大，相应的热缩效应也会更显著。
同时，加热时间的控制也会影响热缩产品的尺寸调整效果。
辐照加工热缩产品的具体步骤如下：1. 原材料选择：根据产品的要求选择合适的聚合物材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等。
2. 辐照交联：将聚合物材料放置在辐照机器中，通过选择合适的辐照源（如γ射线、电子束、X射线）对材料进行辐照处理，以实现聚合物材料的交联。
3. 切割成型：将辐照交联后的聚合物材料切割成所需的形状和尺寸。
切割成型可以利用切割机、切割刀具等设备进行。
4. 热缩调整：将切割成型的聚合物材料置于加热设备中进行加热处理。
在温度升高的条件下，聚合物材料分子链再次运动，导致体积收缩，完成尺寸调整。
5. 冷却固化：经过加热处理后，热缩产品需要进行冷却固化，使其保持新的尺寸和形状。
总之，辐照加工热缩产品利用高能射线进行辐照交联处理，使聚合物材料形成网络结构，然后在加热条件下通过分子链再次运动来实现体积收缩，完成对产品尺寸的调整。
这种方法广泛应用于电子、电力、通信等领域，常见的应用包括绝缘套管、线缆标识管等。
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辐照效应（radiation effects）
固体材料在中子，离子或电子以及γ射线辐照下所产生的一切现象。
辐照会改变材料的微观结构，导致宏观尺寸和多种性质的变化，对核能技术或空间技术中使用的材料是个重要问题。
在晶体中，辐照产生的各种缺陷一般称为辐照损伤。
对于多数材料而言，主要是离位损伤。
入射离子与材料中的原子核碰撞，一部分能量转换为靶原子的反冲动能，当此动能超过点阵位置的束缚能时，原子便可离位。
最简单的辐照缺陷是孤立的点缺陷，如在金属中的弗仑克尔缺陷对（由一个点阵空位和一个间隙原子组成）。
级联碰撞条件下，在约10 nm 直径的体积内产生数百个空位和数百个间隙原子。
若温度许可，间隙原子和空位可以彼此复合，或扩散到位错、晶界或表面等处而湮没，也可聚集成团或形成位错环。
一般地说，电子或质子照射产生孤立的点缺陷。
而中等能量
(10-100KeV)的重离子容易形成空位团及位错环，而中子产生的是两种缺陷兼有。
当材料在较高温度受大剂量辐照时，离位损伤导致肿胀，长大等宏观变化。
肿胀是由于体内均匀产生的空位和间隙原子流向某些漏（如位错）处的量不平衡所致，位错吸收间隙原子比空位多，过剩的空位聚成微孔洞，造成体积胀大而密度降低。
辐照长大只有尺寸改变而无体积变化，仅在各向异性显著的材料中，由于形成位错环的择优取向而造成。
离位损伤造成的种种微观缺陷显然会导致材料力学性能变化，如辐照硬化、脆化以及辐照蠕变等。
辐照缺陷还引起增强扩散，并促使一系列由扩散控制或影响的过程加速进行，诸如溶解，
沉淀，偏聚等，并往往导致非平衡态的实现。
对于某些材料如高分子聚合物，陶瓷或硅酸盐等，另一类损伤，即电离损伤也很重要。
入射粒子的另一部分能量转移给材料中的电子，使之激发或电离。
这部分能量可导致健的断裂和辐照分解，相应的引起材料强度丧失，介电击穿强度下降等现象。
结构材料中子辐照后主要产生的效应
·1）电离效应：指反应堆中产生的带电粒子和快中子与材料中的原子相碰撞，产生高能离位原子，高能的离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞，使电子跳离轨道，产生电离的现象。
从金属键特征可知，电离时原子外层轨道上丢失的电子，很快就会被金属中共有的电子所补充，因此电离效应对金属材料的性能影响不大。
但对高分子材料会产生较大影响，因为电离破坏了它的分子键。
2）离位效应：中子与材料中的原子相碰撞，碰撞时如果传递给阵点原子的能量超过某一最低阈能，这个原子就可能离开它在点阵中的正常位置，在点阵中留下空位。
当这个原子的能量在多次碰撞中降到不能再引起另一个阵点原子位移时，该原子会停留在间隙中成为一个间隙原子。
这就是辐照产生的缺陷。
3）嬗变：即受撞的原子核吸收一个中子，变成一个异质原子的核反应。
中子与材料产生的核反应（n，α），（n，p）生成的氦气会迁移到缺陷里，促使形成空洞，造成氦脆。
4）离位峰中的相变：有序合金在辐照时转变为无序相或非晶态。
这是在高能中子辐照下，产生离位峰，随后又快速冷却的结果。
无序
或非晶态被局部淬火保留了下来，随着注量增加，这种区域逐渐扩大，直到整个样品成为无序或非晶态。
增敏剂增敏剂又称增感剂，其作用可使交联反应中的非链式反应转变为链式反应，增大交联反应的比例，从而降低降解反应的比例，提高反应的G值，并可适当降低交联剂的用量。
敏化剂敏化剂的作用是加速辐射交联反应，其工作原理为进行能量传递，以有效地利用辐射能，从而降低辐射剂量，达到节能目的。
敏化剂本身一般不参加反应，或参加反应而不成为交联网路的组成部分。