核辐射技术及其在材料科学领域的应用

核辐射技术在材料科学领域得到了广泛的应用,利用辐射技术对无机材料、高分子材料进行改性和加工已成为一支新兴的高技术产业。综述了辐射技术在材料的改性和加工领域的应用研究进展,并详细介绍该单位在采用反应堆辐照技术研制碳化硅（SiC）陶瓷纤维、辐射交联法制备三元乙丙橡胶（EPDM）密封材料、辐射接枝合成偕胺肟型螯合树脂等方面开展的工作。     

含氟聚合物辐射气相接枝反应研究Ⅰ.ESR研究PTFE预辐照接枝气相丙烯酸反应

以聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）为对象，在γ射线作用下，进行预辐照接枝气相丙烯酸反应．通过红外光谱（ＩＲ）表征，确认发生了含氟聚合物－气相有机单体的接枝共聚．用电子自旋共振（ＥＳＲ）方法，研究了ＰＴＦＥ在γ射线真空辐照作用下产生自由基浓度及特征，并用Ｘ－射线衍射仪测试了预辐照膜的结晶度变化关系，初步探讨了含氟聚合物－有机单体的辐射气相接枝引发机制，其反应条件对接枝率的影响进行了解释     

辐照交联特种电线电缆

用电子加速器辐照交联电线电缆是集电子技术、高能核物理技术、真空技术、计算机技术、辐射化学技术和电线电缆制造技术于一体,用电子加速器产生的高能电子束作用于聚合物内部,使聚合物的分子结构发生改性,从而使材料具有特殊的耐热性.耐烙铁性、耐磨损、及高阻燃性.辐照交联电线电缆可广泛应用于航空航天、武器装备、核电站、电子计算机及食品保鲜、农作物的品种改良等诸多领域.     

含氟聚合物辐射气相接枝研究Ⅱ.PTFE辐射气相接枝共聚物结构表征和性能测试

用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和偏光显微镜（ＰＯＭ）研究了聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）辐射接枝气相丙烯酸（ＡＡ）共聚物膜的表面和断面结构，并分析了膜厚与接枝率的关系，以确证ＰＴＦＥ辐照接枝气相ＡＡ的反应为扩散控制反应．还进一步测试了ＰＴＦＥｇＡＡ膜的亲水性和粘接性能，探寻改性ＰＴＦＥ膜的应用前景     

离子附载高支化丙烯酰胺共聚物絮凝剂

使用预辐照方法对金属离子附载后的天然高分子进行活化,再引发水溶性单体接枝共聚,制备具有离子附栽的高支化聚丙烯酰胺共聚物．使用红外分光计（FTIR）、紫外分光计（UV）和黏度剂表征聚合物结构并评价絮凝性能．研究表明,金属离子是以螯合状态存在于聚合物结构中,并可在水溶液中逐步析出．在预辐射体系中引入多价金属离子并未影响接枝共聚物的水溶性,并且明显提高了絮凝效率．     

锂离子电池用无纺布支撑聚合物复合膜的制备

采用γ射线辐射接枝的方法在无纺布纤维表面接枝苯乙烯。将接枝改性后的无纺布浸渍于丁酮/PVDF-HFP/丁醇混合液中,真空干燥后制得多孔的无纺布支撑聚合物电解质复合膜。以其为隔膜组装了聚合物锂离子电池（LiMn₂O₄/无纺布聚合物复合膜/Li）,进行充放电测试。研究结果表明,无纺布聚合物复合膜具有合适的厚度,一定的机械强度。辐射接枝提高了无纺布与聚合物混合液的结合力,在电池的充放电循环过程中不易发生短路,电池的容量和循环性能得到显著提高。     

含氟聚合物辐射气相接枝研究：ⅡPTFE辐射气相接枝共聚物…

用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和偏光显微镜（ＰＯＭ）研究了聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）辐射接枝气相丙烯酸（ＡＡ）共聚物膜的表面和断面结构，并分析了膜厚与接枝率的关系，以确证ＰＴＦＥ辐照接枝气相ＡＡ的反应为扩散控制反应。还进一步测试了ＰＴＦＥ－ｇ－ＡＡ膜的亲水性和粘接性能，探寻改性ＰＴＦＥ膜的应用前景。     

端羟基超支化聚酯的改性及性能研究

以三羟甲基丙烷和二羟甲基丙酸为原料,在对甲苯磺酸催化下合成了端羟基超支化聚酯,8-[4′-丙氧基（1,1-联苯）-氧]-辛酸为封端剂对超支化聚酯进行改性,采用羟值滴定确定封端率。通过红外光谱（FT-IR）和核磁共振谱(NMR)对改性前后超支化聚酯的化学结构进行了表征,并采用差示扫描量热法（DSC）和广角X射线衍射（WAXD）对所合成超支化聚合物的热性能进行了研究。结果表明,封端剂的最佳用量为聚合物中羟基物质的量的1.05倍,在此条件下,超支化聚合物封端率达到92.02%;改性前后聚合物化学结构与理论结构一致,改性后聚合物玻璃化温度显著升高,且聚合物物相由无定形态转变为晶态与非晶态共存。     

有机聚合物塑料光纤的辐照特性

在分析了塑料光纤耐辐照机理的基础上,讨论了一种聚合物塑料光纤的辐照特性,该塑料光纤由一种改良的聚碳酸酯聚合物材料组成。用γ－射线、电子束、质子束三种辐射源分别对其进行照射。结果发现,在低剂量（〈１ｋＧｙ）辐照时,辐照后塑料光纤的透过率非但没有下降,反面有所上升;尔后随时间的推移,透过率趋于稳定值。在高剂量（〉１ｋＧｙ）辐照时,辐照后透过率降低,随着时间的推移,透过率逐渐回升至稳定值。     

两亲梳型嵌段共聚物的合成及其对PAN膜的改性

以咔唑二硫代甲酸苄基酯（BCBD）为 RAFT 试剂,苯乙烯（St）、N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAM）和丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯（A-mPEG）为共聚单体,合成了具有不同 mPEG 和 P（A-mPEG）链长的两亲梳型嵌段共聚物 P（St-co-DMAM）-b-PDMAM-b-P（A-mPEG）x,利用1H-NMR 和 GPC 对聚合物结构进行表征．将此共聚物用于聚丙烯腈（PAN）薄膜的表面吸附改性,探讨了PEG链长及含量对改性效果的影响．接触角测试表明,该聚合物可很好地吸附在膜表面,并明显提高膜的亲水性．随PEG链长及其含量的增加,嵌段共聚物的改性效果增加;在适宜条件下,经聚合物吸附改性后,PAN 膜接触角由72.2°降低至24.8°;改性 PAN 薄膜表面牛血清蛋白（BSA）吸附量最低降至0.672,μg/cm2,为未改性PAN膜的11.1%左右．     

固体材料的辐照改性

在辐射作用下,固体材料(如半导体、金属、陶瓷、电介质等)的理化性能会发生变化。利用这种辐照改性技术,可以得到各种性能优异的新型固体材料。根据不同的材料和改性要求,可分别选用电子、中子或者离子作为辐射源进行辐照处理。现介绍半导体和金属材料的辐照改性。一、半导体电力器件的电子束辐照在半导体电力器件生产中,传统采用扩金工艺。这种工艺有许多缺点,例如,产品性能差,成品率低(约为30％),工艺复杂,占用劳动力多,耗电量大,还需化费宝贵的     

超临界二氧化碳中预辐照聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的研究

甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）具有双基团,在基质表面聚合成链后仍存在环氧基,可作为合成各种功能材料的媒介。本文利用^60Coγ射线对聚丙烯（PP）预辐照,在超临界二氧化碳（SC-CO2）中进行接枝聚合,制备了PP接枝GMA聚合物PP-g-GMA。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、粒度分析、接触角测试等分析方法对接枝产物进行了表征,测定了接枝聚合物表面的环氧基含量,考察了辐照自由基存放时间对接枝的影响。FT-IR、DSC、SEM、AFM、粒度分析表明接枝物为PP-g-GMA共聚物,接枝链覆盖在PP表面,接枝后PP聚合物熔融焓明显减少;接触角测试分析表明接枝产物亲水性得到改善;接枝聚合物表面富含环氧基,为4.01 mmol/g;实验结果表明：随着存放时间的延长,辐照产生的陷落自由基向烷基过氧化氢及烷基过氧化物转化,可有效控制均聚物的生成。     

γ辐照对聚合物电导性能的影响

研究了几种聚合物材料（ＰＰ，ＰＴＦＥ，ＰＥＴ，ＰＩ）经过γ辐照后，电流－电压特性的变化；从辐照对材料结构的影响，探讨了辐照后材料的电导机理及空间电荷对於辐照后材料电性的影响，并由电导变化分析了材料耐辐照的稳定性     

某些高聚物辐照时能量传递过程的研究

根据辐照前后高聚物特性粘度的变化,研究了甲基丙烯酸甲醋──苯乙烯共聚物、聚异 丁烯在苯（或甲苯）中溶胀态的辐射效应,由此推算了单位苯环有效保护范围。 比较了聚异丁烯在芳烃（苯和甲苯）中及异丁烯──苯乙烯共聚物的辐射效应,获得了 以下概念：辐照时,分子激发能量在高分子主链上的迁移速率与高分子主链间的传递速率基 本上一致。 实验结果表明,不同辐照温度（－７８°～７０℃）对苯环保护范围无显著的影响。 聚异丁烯在不同性质的有机溶剂中溶胀辐照时,可发生不同类型的能量传递过程,在含 苯环的化合物中（苯,甲苯,苯甲醚和氯苯）,呈现“海绵保护效应”;而在含卤素化合物 中（氯仿和溴乙烷）,则呈现敏化保护现象;在饱和烷烃中（庚烷和环巳烷）高聚物与溶剂 之间不发生能量传递。     

石棉纤维辐射接枝有机单体的研究

报道了用电子共辐照法对石棉纤维辐射接枝有机单体表面改性的研究。用法，灼烧法，元素分析，扫描电镜及红外光谱法对接枝共聚物进行表行证明，甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯已通过化学键接枝在石棉纤维上，经接枝反应的质量分数，接枝温度及辐照剂量的研究表明，辐射引发无机材料的接枝反应具有复杂的机理。     

α辐照对聚合物电导性能的影响

研究了几种聚合物材料（ＰＰ，ＰＴＦＥ，ＰＥＴ，ＰＩ）经过γ辐照后，电流－电压特性的变化；从辐照对材料结构的影响，探讨了辐照后的电导机理及空间电荷对於辐照后材料电性的影响，并由电导变化分析了材料耐辐照的稳定性。     

亚麻油改性酚醛树脂制备及其耐热性能

利用亚麻油改性酚醛树脂（PF）,得到高性能的摩阻材料用树脂基体．综合热分析结果显示改性PF在320～600℃间失重53．11％,普通PF失重73．51％;普通PF热分解峰为400～425℃和540～600℃,而亚麻油改性PF热分解峰为440～470℃和600～660℃,表明亚麻油改性PF的耐热性和热稳定性能均得到很大提高．推导了亚麻油的改性机理和改性PF的结构特征;发现亚麻油参与反应并成为聚合物结构的一部分,亚麻油改性PF固化后的结构特征是互穿聚合物网络（IPN）．     

环氧改性氟碳纳米复合船舶涂料的研制

通过环氧树脂对氟聚合物进行改性,分析了氟聚合物、环氧树脂、固化剂、助剂2,4,6-三（二甲基氨甲基）苯酚（DMP-30）、二月桂酸二丁基锡（DBTSL）等对改性氟碳涂料性能的影响,利用IR之光谱研究了环氧改性氟树脂-聚氨酯体系中-NCO的反应．通过原位聚合方法引入纳米TiO2,提高了舰船涂料的力学性能和耐盐雾性能．由环氧改性氟树脂、N-3390固化剂、纳米二氧化钛组成的氟碳涂料具有良好的物理机械性能和耐盐雾性能,表面能较低,可用于舰船的防污防腐．     

大剂量钴源辐照使醋酸纤维素膜改性的初探

自制了二醋酸纤维素（ＣＡ）“疏松型”反渗透膜、超滤膜，用Ｃｏ６０－γ射线大剂量辐照改性．辐照前后膜性能分别用活性染料和分散染料溶液进行测定，膜的选择透过性及透水性能均发生变化     

含氟聚合物辐射气相接枝反应研究：Ⅰ.ESR研究PTFE预辐照…

以聚四氟乙烯为对象，在γ射线作用下，进行预辐照接枝气相丙烯酸反应。通过红外光谱表征，确认发生了含氟聚合物０气相有机单体的接枝共聚。用电子自旋共振方法，研究了ＰＴＦＥ在γ射线真空辐照作用下产生自由基浓度及特征，并用Ｘ－射线衍射仪测试了预辐照膜的结晶度变化关系，初步探讨了含氟聚合物－有机单体的辐射气相接枝引发机制，其反应条件对接枝率的影响进行了解释。