关于高分子辐射化学介绍

[拼音]：gaofenzi fushe huaxue

[外文]：radiation chemistry of polymers

研究电离辐射对单体或高分子（见高分子化合物）的作用及由此引起的物质内部物理或化学变化规律的一门新兴学科。它包括辐射聚合、辐射接枝聚合、高分子辐照交联、高分子辐照降解等几个领域。

1938年就发现烯烃在电离辐射作用下可以进行聚合反应，50～60年代辐射聚合有很大的发展，几乎对所有烯烃都有过辐射聚合的报道。甲基丙烯酸甲酯的本体辐射聚合、丙烯酰胺的固态及浓水溶液辐射聚合都已有工业产品。

由于辐射聚合的引发反应不受温度的限制，聚合反应可在较低温度下，在固态或亚稳固态中进行，也可以在晶体的晶道中或某些无机物的夹层中进行，从而获得某些定向聚合的高分子，如反式-1，4-聚丁二烯。特别是低温玻璃态的辐射聚合反应，既能生成无畸变的光学有机玻璃，而且由于低温反应可降低生物活性物质因高温反应而引起的损耗，如某些酶。因此目前广泛采用低温玻璃态聚合制备固相酶及其他生物活性高分子材料。

电离辐射具有能量高、透过力强的特点，因此可使很多难聚合的单体聚合，得到高分子量的产物；辐射乳液聚合可以在远低于乳化剂的临界胶束浓度下得到超高分子量的高分子化合物，纯度也较高；用辐射法生产的木材-塑料复合材料、水泥-塑料复合材料、金属-塑料复合材料都受到普遍的重视。

1956年A.夏皮罗首先报道了辐射接枝聚合的研究工作，这是高分子改性的重要途径之一，受到广泛的注意。辐射接枝共聚物可由基体聚合物和单体共辐照制得，缺点是均聚物较多；为减少均聚物含量也可用预辐照法，先预辐照高分子，然后再加入单体进行接枝共聚合反应；特别是近来发展的气相接枝是比较理想的方法。接枝共聚合可以在表面进行，也可以是整体接枝。

辐射接枝聚合可改善高分子的某些性能，以达到高分子改性的目的。聚四氟乙烯接枝苯乙烯，可改善表面的粘结性能；聚氯乙烯接枝丁二烯，可改善其耐低温性能；聚酯纤维（见聚酯）接枝丙烯酸，以提高吸湿性，也可接枝溴乙烯或乙烯基膦化物，以提高耐燃性能；聚氯乙烯纤维可接枝丙烯腈以提高耐热性能，接枝氟乙烯以提高耐老化性能。辐射接枝聚合还可制备功能高分子及生物活性高分子或医用高分子材料。聚乙烯可接枝苯乙烯后磺化，制成离子交换膜，也可接枝丙烯酸制成离子交换膜；有报道用混合接枝或镶嵌接枝方法制成同时具有阴阳离子交换功能的交换膜，性能优异。高分子材料接枝水溶性单体可以改善材料亲体液性能及抗凝血性能。

1952年A.查尔斯拜在大量实验基础上提出了聚乙烯在射线作用下可以发生辐照交联反应，交联后形成体型高分子，提高了聚乙烯的耐热等级，引起广泛的重视。辐照交联按无规交联机理进行，交联后由于形成网状结构，性能有所变化：耐高温性能和耐应力开裂性能有所提高，蠕变行为有所改善，交联后结晶高分子能产生“记忆效应”，因而可制备热收缩材料。

为了降低能耗及成本，实行连续生产，采用了强化交联剂（或称敏化剂）。这是一种多官能团的添加剂，可大幅度降低辐照剂量，具有重要的经济意义。目前辐照交联产品已投入工业规模生产，辐照交联聚乙烯和聚氯乙烯已广泛用于电缆绝缘层；辐照交联制得的热收缩材料更是电力部门所需要的重要材料。其他如天然胶乳的辐照硫化，油漆的辐照固化等，也已用于工业生产。

又称辐照裂解。辐照降解是和辐照交联完全相反的过程，按无规降解反应机理进行，反应可在常温下进行，产物主要是低分子量的高分子，因此可作为获得不同级分的低分子量高分子的方法，目前已发展成为一种特殊的工业。聚四氟乙烯辐照裂解成细粉及氟蜡，是高级的润滑材料；聚氧化乙烯（见聚环氧乙烷）也可裂解得到低分子量的产物，用作增稠剂。

参考书目

1. A. Charlesby，Atomic Radiation and Polymers， Pergamon，Oxford， 1960.
2. A. Chapiro，Radiation Chemistry of Polymeric Systems，Interscience， New York， 1962.