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電子加速器輻照薄膜改性優勢的簡單分析

所謂電子束(EB)輻照技術,就是利用在高壓電場中加速后的電子射線照射物質,通過高能電子與物質的相互作用來電離和激勵各種物質的分子,從而引發化學反應以改善材料的性能或生成新材料,是一種新的加工技術和工藝。某些熱或光所無法處理的工藝現在通過電子束輻照輕松完成,而且性能非常穩定。不僅如此,這種方法的能效也非常之高。
電子與物質的相互作用。電子作用在被處理的材料中產生電離或者激發,釋放出軌道電子,形成自由基等改變原來的分子結構。自由基或者其他激活態基團能構成新的分子形式。真正的作用在于破壞化學鍵的同時伴隨生成新的化學反應,有機物分解或者原子錯位等。
電子束是由電子加速器產生的。電子束就是一束電子,電子打到物體上大約是1~1.5cm的圓形斑點,再采用掃描技術把斑點擴展開來,形成寬度為1~1.5cm,長度為100~120cm的線條,再把這種線條用機械的方法擴充變成一個輻照面,進行輻照加工。電子加速器是用人工的方法使帶電粒子在電場中加速運動,使其達到很高的能量的電磁裝置。其分類和基本組成,可按照不同的原理加以劃分。例如按照加速粒子種類,可分電子類和離子類加速器;按能量高低的差異,可分低能,中能和高能加速器;按粒子運動軌道形式,可分為直線型、環形和螺旋型軌道加速器等等。
輻照技術及手段的應用程度已被作為衡量一個國家高技術應用水平的標志之一。輻射在高聚物中的應用主要為輻射聚合及輻射交聯。高聚物經輻射后性能產生較大變化,主要與內部發生的交聯和降解有關。
聚乙烯經高能輻射時,除在側基或CH上產生自由基外,大分子鏈被打斷成為活性自由基,自由基之間相互結合生成交聯網絡。交聯后的分子鏈可形成H及Y(或T)的體型結構。交聯反應過程與聚合物結構間的關系按照輻射劑量由低到高,可分為以下四個階段:
(1)交聯的起始階段主要受末端基團的影響,表現為有序交聯;
(2) 交聯主要發生在無定形區域,呈現無規交聯;
(3) 交聯程度的進一步提高,晶區表面的分子鏈參與交聯,整個交聯過程表現為無規交聯;
(4) 待晶區完全熔融消失后,整個體系又成為無定形形態,這個階段的交聯呈無序性。
此外,輻照后效應是輻照交聯方法的另一特征,即大分子鏈自由基運動能力較差,相互結合的機會相對減少,輻照后的聚乙烯放置一段時間后仍存在未失活的自由基。輻照后適當熱處理,增加自由基的活動能力反應仍可繼續進行。將輻照后的聚乙烯在其溶劑中漂洗,洗去表面的自由基,能消除輻照后效應。
聚乙烯的高度非極性使它很難與其他極性材料相容,如果單靠機械的方法將二者混在一起,較難達到理想的混容程度。若對其進行輻照處理,引進羰基等極性基團大大增強了二者的相容性。用輻照的方法改善多相多組分間的相容性,具有不需要相容劑、常溫常壓下即可進行的優點,尤其是對已成型的材料采用輻照法改善相容性,是其它方法所不可比擬的。
EB輻照有著獨特的優勢
1. 輻照后適當熱處理,增加自由基的活動能力反應仍可繼續進行,提高薄膜阻氧性能。
2. 利用輻照技術加工處理過的薄膜,可以起到防止細菌、延長保藏時間、保證產品品質的效果。
3. 高分子輻照交聯是利用高能電離輻射引發聚合物電離和激發從而產生一些次級反映,進一步形成化學反應,實現高分子間交聯網絡的形成,有效的提高了薄膜的力學性能,增強增韌效果十分突出。
4. 工藝簡單,容易控制。
5. 節約能源,加工效率高,輻照加工能源消耗只等于熱加工和化學加工的1/40---1/200,是冷凍法的1/20。
6. 無環境污染,無化學藥品殘留,不損害加工產品外觀、品質和內在特性。
7. 加工過程中不會帶入任何雜質,提高效率,無二次污染。
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