塑料耐辐射性分析及改进建议

用于核工业器材、航天器材及需用辐射消毒杀菌的塑料包装制品、医用制品的塑料等都会受到不同程度的辐射线照射。当辐射剂量超过允许量后，长期工作时会使塑料内在的化学结构发生化学和物理变化，引发分子结构断链、交联等反应，进而使制品变色、变硬、变脆，力学性能下降，有些聚合物还会释放出气体，直至丧失使用功能，缩短使用寿命。这种辐射降解的程度取决于辐射时间、辐射剂量及制品的工作环境，如温度、湿度、接触介质、受力状态等。

由于辐射线会使塑料发生老化，所以需要评定各种塑料耐辐射的能力，以便正确选用。塑料的耐辐射性常用半衰剂量作为评价指标，所谓半衰剂量，即为塑料在某种辐射线照射下，使其给定的性能指标降低到50%时所需要的辐射时间，此时的剂量即为半衰剂量，单位为Gy/h或rad/h。辐射剂量用Gy（戈瑞）或rad（拉德）来表示，1Gy=100rad。半衰剂量指标值还与试验条件（如有氧、无氧）、辐射线种类（如钴60、γ射线、α射线等）及剂量有关，所以在评定两种塑料的耐辐射性时，必须注意测定条件相同时才有可比性。例如，LDPE在空气中用500Gy/h的γ射线照射时，性能降低50%的照射时间为360h，所用半衰期剂量为180kGy；而用50Gy/hγ射线照射时，时间为2600h，半衰期剂量为130kGy，两者差距很大。

多数通用塑料耐辐射性较差。不同塑料耐辐射性也不同，与其分子结构组分有关。在分子结构中含有芳香族分子的聚合物耐辐射性较好，含有脂肪族分子的耐辐射性较差，多数热固性塑料耐辐射性好于热塑性塑料。在热塑性塑料中耐高温的特种工程塑料耐辐射性较好，其中PEEK、PI、PPS、PPO、PES、PSF、LCP、乙烯-四氟乙烯及通用塑料中的TPU、PS、PET等的耐辐射性都较好。F4等含氟塑料的耐辐射性最差。

一般情况下，大多数塑料在5kGy剂量的辐射线照射下影响不大，超过此量则要选择耐辐射性材料。通常，用于食品包装及医用的制品，要求一次能够承受25kGy剂量的辐射，使用期限大于3年。用于核工业、航天器材的塑料，则要求能耐1000kGy或更大剂量的辐射，工作期限达30年以上。

塑料耐辐射性主要取决于材料的化学结构，因此目前有许多改进措施来提高原材料的耐辐射性。例如，加入稳定剂等开发了许多新品种，详见功能塑料章节。常用塑料的耐辐射性如图4-10所示。

图4-10 常用塑料的耐辐射性(www.xing528.com)

图例 损伤程度 使用

开始到轻度 几乎完全使用

轻度到中度 往往令人满意

中度到严重 不宜使用

注：指相对辐射影响（只能用作一般准则），大气和其他环境条件（如温度和剂量率）未考虑在内。