輻射加工

50年代初發現，聚乙烯輻射交聯後耐熱性能和機械性能等都有提高(見高分子輻照交聯)，使高分子材料的輻射改性研究開始受到重視；50年代末第一個進入市場的輻射化學產品就是輻射交聯的聚乙烯產品──電線和電纜。同時期的研究證明，輻照處理食品能殺滅病原菌和腐敗菌，便於食品的保藏，而且還有抑制發芽和殺蟲的效果。在此時期還發現，輻照處理的外科用羊腸縫合線消毒滅菌效果可靠，得到醫學界的讚賞，開創了輻射消毒衞生醫療用品的新方法。

60年代以來，由於輻射化學和輻射生物學等基礎研究的深入開展以及輻射源（鈷60和電子加速器）的設計和生產日臻完善，使電離輻射應用發展成為一種加工手段，並用於工業生產。因此，在70年代初提出了輻射加工這一新名詞。為促進這一新技術的推廣應用，國際上從1976年開始，每二年召開一次國際輻射加工會議。

80年代初，輻射加工工業應用的鈷60γ源最大的已達數百萬居里級以上。加速器作為工業輻射源，由於控制方便，加上功率和穩定性不斷提高，使用越來越多。1982年全世界用於輻射加工的大型鈷源裝置約110個,大功率電子束裝置約 300個。輻射加工的總產值據80年統計，約以每年20%左右的速度增長，但年總產值仍然不大，其主要原因是：

①一次性投資較大，因此易被其他投資小的方法所取代；

②人們對原子能的利用總有恐懼心理 ^[1]  。

輻射加工技術具有下列特點：

①輻照過程不受温度影響，可以在低温下或室温下進行，因此輻照對象可以是氣態、液態或固態；

②γ射線或能量高的電子束穿透力強，可均勻深入到物體內部，因此可以在已包裝或封裝的情況下進行加工處理；

③容易控制，適於連續操作；

④不必加其他化學試劑和催化劑，保證產品純度；

⑤反應速率快，形成高效生產線。

我國輻射加工產業經過30多年的發展，產業化進程發展較快，已形成一定的能力，產業規模有了較快增長，年均增速超過15%，成為世界公認的發展最快國家。到2010年底，我國輻射加工產業規模已達到350億元。

我國食品安全事件經常發生，對廣大人民羣眾的生命健康構成了一定的威脅。傳統的消毒方法已經不能很好的滿足需求，而食品輻照消毒技術以獨特的優勢正逐漸應用於食品的消毒中。國家正在穩步推進醫改，以解決老百姓看病難的問題，輻照治療作為一種新型的醫療技術，正逐漸被人們接受。此外，輻射加工在汽車、化學建材、環保、新能源等領域的也會有較好的發展前景。

數據顯示，截至2010年底，我國電子加速器裝置已投入運行160台(套)，總功率9000kW。預計到2015年約為260台套，總功率約1.5萬kW；已有150座γ輻照裝置投入運行生產，總裝源量4500萬居里，預計到2015年達到180座，總裝源量8000萬居里。

由於輻射加工的獨特優點，輻射化學工業產品的品種和數量不斷增加，在高分子輻照交聯、輻射裂解、輻射接枝、輻射聚合以及有機物的輻射合成等方面已有幾十種產品。特別是高分子輻射改性方面，產品最多。其中聚乙烯絕緣層的輻射交聯，已應用於電線、電纜的製造工藝中。這種輻射交聯電線耐熱、耐腐蝕性能好，可提高設備的可靠性，並使之小型化；已廣泛用於航天、通信、汽車、家用電器等工業中的配線材料。輻射交聯聚乙烯熱收縮薄膜、薄板和管道，已用於包裝材料、電纜接頭等。用電子束輻照裝置對木材、金屬、紙張等表面塗層的固化有很多優點，如節能、無公害、佔地面積小、生產速度快、塗層性能好等。輻射接枝可以改善層壓制品的粘接性。例如，聚乙烯粉末輻照後與丙烯酸進行接枝，將接枝物壓成薄膜再與鋁箔層壓，可作瓶蓋等。用甲基丙烯酸甲酯等單體浸漬過的木材，輻照後加工形成木材－塑料複合材料，在尺寸穩定性、吸水性、強度、抗黴防腐、表面物理性能等方面都有顯著改善，可用於製作地板、工藝品、運動器具等。在製造輪胎時，將生膠片進行輻照預處理使之發生輕度交聯，最後得到的輪胎的機械性能和壓縮後的回覆率顯著提高(電子加速器輻照)。

與化學交聯相比，輻照交聯的優點有：

①不僅可用於天然橡膠，而且也適用於各種合成橡膠；

②交聯度容易調節；

③交聯分佈均勻。

用輻照處理食品以防止蟲蛀、黴爛和發芽等，從而達到延長食品壽命和減少貯存中損失的目的，這是輻射加工的重要方面 ^[2]  。

醫療用品的輻射消毒在歐美已成為一新興的消毒工藝，而γ射線輻射源工業裝置大部分用於這一領域。其優點主要為：

①輻射消毒是冷消毒法，特別適用於醫藥品，尤其是熱敏性材料和塑料製品的消毒滅菌；

②穿透力強，可深入內部消毒，包括封裝在玻璃、金屬容器內的物品的消毒；

③封裝後消毒，便於控制污染；

④大批量連續生產。

利用輻射對環境污染物進行處理，是受人重視的環境保護新技術。該技術的一些中間試驗裝置已成功地進行了運轉。利用加速器電子束對鋼鐵廠排出的廢氣進行輻照，可除去二氧化硫和氧化氮氣體，用氨水吸收輻照轉化物還可製得硫酸銨和硝酸銨。生活污水和工業廢水的輻射處理，除可以殺菌外，還能使許多有機和無機污染物改性、氧化或分解，從而使 BOD（生化需氧量）及COD（化學需氧量）值顯著降低,可以對醛類、氰化物、有機汞、亞硝胺、含氯有機物及染料等進行有效的處理，特別是對於那些生化方法難以處理的污染物更有實用意義。

利用輻射對消化污泥進行輻照，能殺滅細菌和病毒，殺死寄生蟲卵，抑制雜草種子發芽，破壞膠體，提高脱水速率。滅菌後的淤泥可作肥料施於農田，或作飼料餵養家畜。污泥經輻照後，細菌殘存率低至百分之一以下。輻射加工新的應用領域還在不斷開拓中，例如用於調節聚合物分子量的輻照裂解、動物飼料的輻射消毒、有機氟聚合物廢物的輻射裂解、生物活性物質的輻射固定化等。

中國輻射加工的研究大部分集中在高分子材料的輻射製備和食品輻照保藏方面，已取得成效而進行中間試驗或準備進行中間試驗的有20項左右，其中包括羊毛輻射消毒和食品輻射保鮮等4個項目，其中已成為產品的有10餘項。

我國輻射加工產業形成了一定的能力，產業規模有了較大增長，產業結構逐步優化，技術創新成果顯著，人才培養得到重視。近30年來，在改革開放大環境影響下和原有的技術基礎上，產業化進程發展較快，產值年均複合增速超過15%，成為世界公認的發展最快國家。截至2017年，全國輻射加工產業年產值規模達到1043億元。

如今，我國經濟發展進入新常態，GDP增速趨緩。而輻射加工有着廣泛的應用，它能與國民經濟中的各行各業相結合，形成新產業或形成新的經濟增長點，因此經濟發展的疲軟反而給輻射加工技術及產業的發展帶來了機會 ^[3]  。