高分子材料的耐辐射性能与配合剂的影响

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氧产生反应，导致材料裂解、交联、支化等，影响材料的性能。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。而电线电缆用材料，它则必须在核辐射环境中能可靠地工作。

根据对材料的影响，下面三种辐射是很重要的。

1）r射线：这是一种电磁波，类似于X射线，但其能量和穿透力很强。

2）慢中子：是一种以热速度运动的初级的不荷电的质点流，它的速度几乎相当于分子的运动速度。

3）快中子：是一种以极高速度运动的中子，它具有显著的动能。

当r射线和快中子穿过物质时，能量就被传递给该物质，这一能量能够急剧地产生破坏作用，其化学键可能被破坏，同时原子从有规则的晶体结构变为较复杂的结构。

根据核辐射方面的研究，核辐射对电缆材料的影响可以归纳予以下几条：

①金属材料，它较少受核辐射的影响。其电阻系数和力学性能稍有增加，但并不影响在电缆线芯上使用。

②高分子材料，如橡皮、塑料和涂料，在耐辐射能力方面处于弱到中等的程度。(www.xing528.com)

在辐射的影响下，一些高分子材料分子产生降解如聚异丁烯、丁基橡胶；一些高分子材料分子产生交联。一般来说产生交联的材料，抵抗辐射的能力更强些。

通常耐高温材料大多数也是耐辐照的，如聚酰亚胺。但也有例外，聚四氟乙烯是很好的耐高温材料，但其耐辐照性能却不如聚乙烯。

在橡胶中耐辐射性能最好的是硅橡胶、高苯乙烯（23%～41%）的丁苯橡胶，其次为丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶以及天然橡胶等。填充剂、软化剂等配合剂对耐辐射作用影响也较大。

③在辐射过程中，绝缘体的电阻系数显著下降，可达几个数量级，在某些场合下，这一下降可以维持到辐射以后很长时间。

辐射和其他环境因素如热之间，存在着相互作用，但它们之间的联系，目前尚不清楚。

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加入能吸收辐射能经某种中间态后转化成热能的材料，苯环通常有这个作用。故过去常在聚氯乙烯、聚乙烯、乙丙橡胶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。

总的来说，无论是耐老化，还是耐臭氧、耐辐射等，塑料比橡胶好些，而各种硫化橡胶、饱和的橡胶比非饱和的橡胶都要好。硅橡胶、氯磺化聚乙烯、氟橡胶都具有十分优异的耐老化、耐臭氧的性能。乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶也具有较好的耐老化性（氯丁橡胶：Cl原子对双键有屏蔽保护作用）。而使用量较大的天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶耐老化和耐臭氧性能就差。