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电子束辐照对尼龙性能的影响
《上海塑料》2016年第4期(总第176期)
综述?
电子束辐照对尼龙性能的影向
崔成文,张勇
(上海交通大学化学化工学院,上海201100)
摘要综述了电子東辐照对尼龙的化学结构、热学性能、力学性能及吸水性和耐磨性的影响。
关键词尼龙;电子東辐照;性能
中图分类号:TQ320
文献标志码:A
文章编号:1009-5993(2016)04-0001-06
Effect of Electron Beam on Nylon Properties
CUT Cheng-wen, ZHANG Yong
School of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai
Jiaotong University, Shanghai 201100, China)
Abstract Effects of elcctron beam on chemical structure, thermal properties, mechanical proper
ties, water absorption and wear resistant propcrties of nylon are revicwed.
Key words: nylon; electron beam; property
加速器产生的,其能量取决于加速器的加速电压和
0前言
東流强度,可向固定方向发射。电子束辐照已广泛
尼龙是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑用于提高多种聚合物材料的性能。世界上第一个
性树脂,主要用于工程塑料和合成纤维。尼龙具有原子堆建立后,科学家就开始研究高能辐照对尼龙
高韧性、高强度和良好的耐磨性等优点。尼龙家族性能的影响。 Chapiro A研究了辐照对促进尼龙
的主要产品是短碳链尼龙,如尼龙6和尼龙66交联的作用。 Deeley C等在研究辐照剂量与
66に。分子链的链节中含有十个以上碳原子的尼尼龙66交联程度时,发现交联程度与辐照剂量并
龙,一般称为长碳链尼龙,如尼龙1010和尼龙12不是一直呈正比关系。这表明尼龙66在辐照后,
等。在尼龙的结晶区域,分子链排布规整,分子链既发生了交联反应,地出现了主链断裂的情况
间具有很强的氢键作用。由于氢键的作用,尼龙的 Majury T等?使用γ射线和2MeV的电子束对
熔点可以达到200℃以上,其中尼龙66的熔点可尼龙6辐照,并研究了聚合物中凝胶的质量分数与
以达到264℃,但是尼龙的连续使用温度并不高,辐照剂量的关系。研究结果表明:当輻照剂量达到
尼龙66在添加增强助剂玻纤后,连续使用最高的350kGy时,尼龙6中凝胶的质量分数达到最大
温度也只有120℃。此外,尼龙容易吸水,导致值。此外,在不同温度下对尼龙6辐照,发现在
材料尺寸变化,并发生形变。
80℃、室温以及100℃下辐照后,尼龙6的性质
用于辐照交联聚合物的电子東一般是由电子变化都相似。 Majury T等进一步研究了尼龙6
在电离辐照下凝胶的质量分数变化,当辐照剂量大
作者简介:崔成文(1992一),女,硕士研究生,从
于300kGy时,G(x)为0.35。 Lyons B J等研究
事高分子材料的加工和改性
了聚酰胺辐照后交联度、分子链断裂与重复单元分
子结构的关系。 Li Bao- zhong等?研究了尼龙
电子束辐照对尼龙性能的影响
《上海塑料》2016年第4期(总第176期)
1010在辐照后结晶度的变化,以及含有异质晶核反应,分子主链析裂,从而引起聚合物的降解:(2
的尼龙1010在辐照后结品的完善度。
聚合物分子链的交联;(3)聚合物化学结构的演变
辐照机制
(4)聚合物自由体积的変化。聚合物自由体积的变
化会引起薄膜渗透性的变化。图1为尼龙66在辐
聚合物薄膜被电子束辐照后.一部分分子链上照后分子链发生交联的示意图。尼龙薄膜在电
的C一H键断裂、形成自由基,自由基会对聚合物子束辐照后,界面聚合物的浓度会迅速升高,从而
产生影响。辐照剂量和聚合物本身的结构都会显破坏了薄膜表面原有的多孔球状型结构,最终形成
著影响辐照效果。电子東辐照对聚合物化学结构致密性薄膜,这一结构的变化可以显著改善尼龙的
的影响主要有以下儿点:(1)主链化学键的降解。渗透性。图2为尼龙66薄膜表面、横截面在不同
电子束辐照聚合物后,聚合物接触氧气易发生氧化辐照剂量下的扫描电镜照片。
轻辐照的尼龙66
自由基
交联反应
薄膜孔径变小
交联后的网络结构
图1尼龙66在电子東辐照后膜致密化的示意图
(b1)
(b2)
(a3)
(b.3)
(a4)
(b4)
图2尼龙66薄膜在0、60、70、80kGy辐照剂量下的SEM照片:表面(a1)~(a4);
横截面(b1)~(b4)(1000×)-?
尼龙在电子東辐照后发生交联、降解等化学结料在不同剂量辐照下,凝胶的质量分数随着辐照剂
构的变化会改变尼龙中凝胶的质量分数、黏度、相量的增加而显著増加:在同等剂量辐照下,与不含
对分子质量等物理参数。尼龙中凝胶的质量分数交联剂的尼龙相比,含交联剂的尼龙中凝胶的质量
随着材料交联度的提高而升高。对辐照前后尼龙分数较高。 Pramanik N等研究了交联剂对电子
中凝胶的质量分数的测定也是判断材料是否发生辐照尼龙6中凝胶的质量分数的影响。研究结果
交联的一种方法。电子束辐照尼龙会促进尼龙分表明:辐照会促进尼龙6中凝胶的质量分数升高,
子链间的交联,材料交联度的提高会提高尼龙的黏当辐照剂量达到230kGy时,尼龙6中凝胶的质量
均相对分子质量。 Sengupta R等研究了辐照对分数可提高到70%。此外,交联剂有助于交联的
尼龙中凝胶的质量分数的影响。结果表明:同种材快速形成,材料在较小的辐照剂量下就会产生凝