輻射加工技術

高能電離輻射（一般指γ射線或高能電子束）進入被輻照物質後，在極短時間內將其能量分多次傳遞給介質，而輻射本身則逐步降低其能量並改變行進方向。每次能量釋放事件，可產生一羣初始活性粒子（包括電子、離子和受激分子等），這些活性粒子產生瞬間相距很近，形成一個很小的活性粒子密集區，稱之為“熱點”。這些熱點沿輻射前進方向分佈，形成徑跡。熱點和徑跡中的活性粒子相互反應或與周圍介質作用，生成各種輻照分解產物，或放出熒光、磷光等，最終達到熱力學平衡，這就是輻照加工過程的基本物理圖像。核輻射可以不同效率與各種物質發生作用，引起不同變化。

輻射加工技術的應用領域極其廣闊，最重要的加工領域是高分子材料，通過輻照處理實現高分子化合物的交聯、裂解、接枝、固化和聚合等，達到加工目的。

①交聯。輻照交聯指聚合物在輻射作用下，大分子之間形成化學鍵，使分子量增加，形成三維網狀結構。以聚乙烯為例，在射線作用下，其中的C—H鍵斷裂，形成的自由基H非常活潑，可與鄰近分子中的氫原子反應，生成H2而釋放，留下的碳原子則相互結合，形成C—C鍵，由此導致聚乙烯分子的交聯，分子量增高，熔點增高，且抗老化性能增強。這種技術已廣泛用於電纜和電線工業，經過輻照處理後的電纜和電線的耐温性能可提高20～30℃，耐老化性能改善，使用壽命延長，並呈現熱收縮性能。世界上一些國家規定，凡航空、宇航、電信等行業所用的電纜，必須經過輻照處理。輻照交聯技術還可用於熱收縮管和膜的製備。

②聚合。輻照聚合指在輻射作用下，高分子單體相互聚合而形成高聚物。輻照聚合由於不引入化學引發劑，因而由該法制得的聚合物純度高，絕緣性和機械性能亦高。此外，由於劑量率易控制，使聚合速度保持在合適範圍，因而可製備其他方法較難製備的珍貴聚合物，如可製備高透明度、高厚度及易於成形的防彈有機玻璃，以及可用作絮凝劑、增稠劑、減阻劑及分散劑的聚丙烯酰胺。

③接枝。當高分子膜或其他形狀的材料受輻射作用時，在不同部位產生的自由基的壽命不同，當壽命較長的自由基與另一種烯烴類化合物接觸時，會觸發聚合反應並在這兩種化合物間形成化學鍵，這種作用即為輻照接枝。輻照接枝產品既保持了原先基材的優點，又增加了接枝物的功能，因而可用於製備新型功能高分子材料，如以氟塑料薄膜為基材的離子交換膜與電池隔膜等。輻射接枝加工工藝還廣泛應用於生物醫學工程，如生物醫學功能分子材料的合成與改性，生物酶、藥物、葉綠素、激素、維生素、核酸、抗生素、病毒、細胞、微生物等生物功能物質的固定化。

④降解。輻照降解指在輻照作用下，聚合物的主鏈發生斷裂，分子量降低。實際上，輻照降解是輻照交聯的逆過程，轉化條件在於輻照劑量的大小。如聚乙烯吸收100千戈瑞量級的劑量會導致交聯，但聚四氟乙烯在此劑量條件，卻會嚴重降解。利用這一輻照降解技術，配合其他條件，可製成粒徑為1～10微米甚至更細的超細粉。這種經輻照降解的聚四氟乙烯與優質潤滑油混合，可配製成在300℃下使用的耐腐蝕高級潤滑油。 ^[1]