高分子材料经高能射线辐射后,容易产生自由基或和空气中的原子氧产生反应,导致材料裂解,交联,支化等,影响材料的性能。而随着核电站,宇航仪器,核分析和核材料的生产的大规模需求,都需要优良的耐辐射高分子材料用做电线电缆,控制电缆和其它包装材料上。
提高高分子复合材料的耐辐射性的方法主要由以下两方面:
(1)捕获自由基,主要是加入抗氧剂,但在惰性气氛下有效,而在氧气存在时效果不佳。
(2)加入材料能吸收辐射能经某种中间态后转化成热能, 苯环通常有这个作用。故过去常在PVC, PE, EPDM等材料中加入含苯环的高分子材料或添加剂.曾被大量采用。一些无机材料也有这个作用,但尚无法从机理上加以解释.随着高分子材料的发展和核工业标准的提高,新的方法和材料都得到研究和应用[1-7]。
二、耐辐射高分子材料的进展
1、聚酰亚胺
含苯环的聚合物通常可以通过内转换将辐射能转换成热能,其中最重要的是聚酰亚胺,成果因为它含有高含量的多个苯环的体系,可以清除H原子,其中最著名的是Kapton@,但它由于对其他光谱段的强吸收性而受到限制,因为这个原因其它种类的聚酰亚胺得到进一步开发和利用,例如才用增加扭接破坏其分子链排序,或在两个酰亚胺环中加入两个独立的多苯环组,更为进一步的是加入三氟甲基和残余的二亚胺基反应,增强电子的来减少复杂的给配效应.聚酰亚胺材料的电线和电缆虽然已得到应用,但更为广泛的选择尚在进一步研究中.
2、Si4N3纤维
Si4N3纤维做为一种优良的耐辐射和高温电气绝缘材料广泛地用于核电站和炼钢厂,它可以用在耐温10000C以上和航天应用上,它是由一种聚炭硅烷合成而得到的。
3、碳化硅纤维增强碳化硅复合物
碳化硅复合物由于其优良的热稳定性,耐辐射性,耐腐蚀性也一之被应用,而碳化硅纤维增强碳化硅复合物可制得极为重要的材料.它通常是采用浸泡-热解的方法,在工艺流程和新的材料的选择上面临不少需提高的问题。
4、等离子沉积
通过在高分子材料表面涂一层保护层,而是其不受射线的影响也是经常才用的方法,等离子沉积是最有效和受关注的手段之-,如在材料表面覆盖一层类金钢石的涂层.
5、加入有机金属化合物
其他方法虽然都很有效,但成本高,近来加入有机金属化合物的方法受到关注。金属受到氧原子得攻击后,产生一层氧化膜,保护了高分子基材,而且磨损后,有可以自我修复,产生新的保护膜,目前还主要局限在有机铝和有机锡。
6、金属基高分子材料
受到加入有机金属化合物的启示,目前该方法尚在探讨之中。