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电子加速器辐照薄膜改性优势的简单分析

所谓电子束(EB)辐照技术,就是利用在高压电场中加速后的电子射线照射物质,通过高能电子与物质的相互作用来电离和激励各种物质的分子,从而引发化学反应以改善材料的性能或生成新材料,是一种新的加工技术和工艺。某些热或光所无法处理的工艺现在通过电子束辐照轻松完成,而且性能非常稳定。不仅如此,这种方法的能效也非常之高。
电子与物质的相互作用。电子作用在被处理的材料中产生电离或者激发,释放出轨道电子,形成自由基等改变原来的分子结构。自由基或者其他激活态基团能构成新的分子形式。真正的作用在于破坏化学键的同时伴随生成新的化学反应,有机物分解或者原子错位等。
电子束是由电子加速器产生的。电子束就是一束电子,电子打到物体上大约是1~1.5cm的圆形斑点,再采用扫描技术把斑点扩展开来,形成宽度为1~1.5cm,长度为100~120cm的线条,再把这种线条用机械的方法扩充变成一个辐照面,进行辐照加工。电子加速器是用人工的方法使带电粒子在电场中加速运动,使其达到很高的能量的电磁装置。其分类和基本组成,可按照不同的原理加以划分。例如按照加速粒子种类,可分电子类和离子类加速器;按能量高低的差异,可分低能,中能和高能加速器;按粒子运动轨道形式,可分为直线型、环形和螺旋型轨道加速器等等。
辐照技术及手段的应用程度已被作为衡量一个国家高技术应用水平的标志之一。辐射在高聚物中的应用主要为辐射聚合及辐射交联。高聚物经辐射后性能产生较大变化,主要与内部发生的交联和降解有关。
聚乙烯经高能辐射时,除在侧基或CH上产生自由基外,大分子链被打断成为活性自由基,自由基之间相互结合生成交联网络。交联后的分子链可形成H及Y(或T)的体型结构。交联反应过程与聚合物结构间的关系按照辐射剂量由低到高,可分为以下四个阶段:
(1)交联的起始阶段主要受末端基团的影响,表现为有序交联;
(2) 交联主要发生在无定形区域,呈现无规交联;
(3) 交联程度的进一步提高,晶区表面的分子链参与交联,整个交联过程表现为无规交联;
(4) 待晶区完全熔融消失后,整个体系又成为无定形形态,这个阶段的交联呈无序性。
此外,辐照后效应是辐照交联方法的另一特征,即大分子链自由基运动能力较差,相互结合的机会相对减少,辐照后的聚乙烯放置一段时间后仍存在未失活的自由基。辐照后适当热处理,增加自由基的活动能力反应仍可继续进行。将辐照后的聚乙烯在其溶剂中漂洗,洗去表面的自由基,能消除辐照后效应。
聚乙烯的高度非极性使它很难与其他极性材料相容,如果单靠机械的方法将二者混在一起,较难达到理想的混容程度。若对其进行辐照处理,引进羰基等极性基团大大增强了二者的相容性。用辐照的方法改善多相多组分间的相容性,具有不需要相容剂、常温常压下即可进行的优点,尤其是对已成型的材料采用辐照法改善相容性,是其它方法所不可比拟的。
EB辐照有着独特的优势
1. 辐照后适当热处理,增加自由基的活动能力反应仍可继续进行,提高薄膜阻氧性能。
2. 利用辐照技术加工处理过的薄膜,可以起到防止细菌、延长保藏时间、保证产品品质的效果。
3. 高分子辐照交联是利用高能电离辐射引发聚合物电离和激发从而产生一些次级反映,进一步形成化学反应,实现高分子间交联网络的形成,有效的提高了薄膜的力学性能,增强增韧效果十分突出。
4. 工艺简单,容易控制。
5. 节约能源,加工效率高,辐照加工能源消耗只等于热加工和化学加工的1/40---1/200,是冷冻法的1/20。
6. 无环境污染,无化学药品残留,不损害加工产品外观、品质和内在特性。
7. 加工过程中不会带入任何杂质,提高效率,无二次污染。
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