γ辐照联合热交联聚碳硅烷先驱丝热解制备高强度氮化硅陶瓷纤维

在空气气氛中采用γ射线辐照处理聚碳硅烷(PCS)先驱丝,辐照先驱丝经Ar中热交联、NH3中热解氨化、N2中高温氮化处理制备了氮化硅陶瓷纤维。研究了热交联处理对辐照先驱丝化学结构、凝胶含量、氨化陶瓷产率、抗拉强度、微观形貌及氧含量的影响。结果表明:热交联处理生成了Si—CH2—Si和Si—O—Si桥连结构,桥连结构使PCS先驱丝实现凝胶化;热交联处理不仅大幅提高了辐照PCS先驱丝的氨化陶瓷产率,还提高了热解所得氮化硅陶瓷纤维的抗拉强度,而且还降低了陶瓷纤维的氧含量;吸收剂量为1.0MGy的辐照丝经热交联处理后,其热解所得氮化硅陶瓷纤维抗拉强度达2.05GPa,氧质量分数仅为9.5%。     

γ射线辐照对聚砜结构与性能的影响

应用力学性能测试、傅立叶变换红外光谱分析、扫描电镜断口形貌分析、差示扫描量热分析、凝胶渗透色谱分析、X射线光电子能谱分析等多种手段从多个角度研究了聚砜材料在γ射线辐照下的老化行为,并研究了吸收剂量对材料结构和性能的影响.结果表明,聚砜材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、玻璃化温度、数均分子量、峰值分子量和数均聚合度等均随吸收剂量的增加而下降;化学结构在辐照过程中基本上没有变化;其断口表面的光滑程度随辐射剂量的增加而增大;弯曲强度、冲击强度和重均分子量随吸收剂量变化曲线的上升段表明,在低吸收剂量下聚砜材料内部交联反应占优势;这些曲线的下降段表明,在中高吸收剂量下聚砜内部降解反应占优势.动力学分析表明,聚砜在化学上的降解属于无规降解类型,间接证明了聚砜在低吸收剂量下交联反应占优势,在中高吸收剂量下降解反应占优势.     

SBS的辐照效应研究

研究了室温下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（Styrene-Butadiene-Styrene.SBS）在^60Coγ射线下的辐照效应。采用傅立叶红外光谱（Fourier-transform infrared spectroscopy,FT-IR）、差示扫描分析（Differential scanning calorimetry,DSC）、热重分析（Thermal gravimetric analysis,TG）、扫描电镜（Scaning electron microscopy,SEM）、动态剪切流变（Dynamic shear rheology,DSR）等分析方法对辐照产物进行了表征。辐照产物经红外光谱分析,未发现有氧化物生成;SBS辐照后发生交联反应,随着吸收剂量的升高,不溶于甲苯的交联SBS量增加;DSC和TG表明辐照后材料的柔性聚丁二烯嵌段和刚性聚苯乙烯嵌段的玻璃化温度向高温方向移动,同时有更高的玻璃化温度点形成,耐高温物质量增加;动态剪切流变分析表明辐照后出现新的网络松弛行为,吸收剂量越高,材料的损耗因子峰越明显;辐照后SBS剪切粘度变大,储能模量增加,损耗模量下降,材料的温度敏感性下降;扫描电镜分析表明SBS辐照后抗氧化性能也得到了提高。     

空气中两种辐照场下聚碳硅烷先驱丝的辐照不熔化效应

采用⁶⁰Co产生的γ射线与10MeV电子加速器产生的电子束在空气中辐照聚碳硅烷先驱丝。利用凝胶含量测定、红外光谱分析、凝胶渗透色谱分析、热重分析等手段研究了经两种辐照场辐照后聚碳硅烷先驱丝的凝胶含量、化学结构、分子量分布及其热分解特性的变化。结果表明：两种辐照场下能满足聚碳硅烷先驱丝不熔化处理的剂量分别为3、6.5MGy,两种辐照场下聚碳硅烷先驱丝的辐照不熔化机理一致,均通过形成Si—C—Si、Si—O—Si桥联结构而实现不熔化处理;在相同吸收剂量下,γ射线辐照不熔化效果较电子束辐照的好;γ射线辐照的聚碳硅烷先驱丝陶瓷产率也较电子束辐照的高。     

凝胶点前聚碳硅烷先驱丝的不熔化机理研究

采用γ射线在开放空气气氛中辐照聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)先驱丝,研究了吸收剂量低于凝胶点剂量的PCS先驱丝的化学结构以及后续的热解反应过程.结果表明,在射线作用下,空气中的氧通过与PCS中的si-H、Si-CH3反应而被引入到辐照产物中,形成Si-OH、Si-0-si和C=O等结构;随着热处理温度的提高,在产物中进一步检测到Si-O-Si以及Si-C-Si等桥联结构,并存在凝胶化产物;辐照以后的PCS先驱丝其起始热解温度从320℃提高到约600℃,陶瓷产率也从57.5%提高到约83%.在本实验范围内,凝胶点剂量前的PCS先驱丝试样均能烧成得到微观形貌完整的碳化硅(Silicon carbide,SiC)陶瓷纤维.     

空气中γ射线辐照聚碳硅烷陶瓷先

将聚碳硅烷(PCS)陶瓷先驱丝在开放空气中用γ射线辐照,然后在惰性气氛中高温热解制备出SiC纤维。研究了吸收剂量对先驱丝的结构、热分解特性以及热解产物微观形貌的影响。结果表明,在辐射作用下,空气中的氧与PCS中的部分Si—H发生氧化反应生成Si—OH,同时辐照产物中还形成了Si—C—Si,Si—O—Si等桥联结构。吸收剂量为0.5 MGy时,PCS先驱丝在热解过程中没有并丝;吸收剂量为3.0 MGy时,PCS先驱丝的凝胶含量和陶瓷产率分别达到75%和85.17%。这说明开放的空气气氛能够有效降低PCS先驱丝的不熔化处理剂量。     

电子束辐照聚碳硅烷陶瓷先驱体的化学结构及其热解特性的研究

利用EPS型电子加速器和其它设施在空气中辐照聚碳硅烷(PCS),以使之形成交联结构,达到不熔化的目的,然后经高温热解转化为SiC功能陶瓷。结果表明,在辐照产物中形成了Si-C-Si以及Si-O-Si等交联结构,使其热解温度以及热解陶瓷产率皆随辐射吸收剂量增加而明显提高。通过TGA-FTIR联用分析技术在热解产物中检测到了低分子量PCS以及CH_4等小分子化合物,在吸收剂量高于2.3MGy时PCS主要通过析出CH_4而热解成SiC。X射线衍射分析结果表明,热解产物(1200℃,N_2气氛)为部分结晶材料。结晶区的存在对于提高SiC的耐热性能和力学强度具有明显作用。根据这些实验结果,探讨了PCS的辐射不熔化反应机理以及辐照产物的热解机理,为本成果的应用奠定了基础。本成果在SiC陶瓷纤维的研制中已获应用,在陶瓷基复合材料、金属表面陶瓷涂层以及ICF研究用特种陶瓷微球的研制等领域具有应用前景。     

电子束辐照聚碳硅烷热解合成 SiC 陶瓷材料──I . 空气中辐照产物的热解特性研究

利用加速器产生的电子束（ＥＢ）在空气中辐照聚碳硅烷（ＰＣＳ），以使之形成交联结构，然后经高温热解转化成ＳｉＣ陶瓷。结果表明：在辐照产物中形成了ＳｉＣＳｉ以及ＳｉＯＳｉ等交联结构，热解温度以及热解陶瓷产率都随辐射吸收剂量增加而明显提高。通过ＴＧＩＲ联用分析技术，在热解产物中检测到了低分子量ＰＣＳ以及ＣＨ４等小分子化合物，在吸收剂量高于２．３ＭＧｙ时，ＰＣＳ主要通过析出ＣＨ４而热解成ＳｉＣ。     

γ辐照羧基丁苯胶乳的研究

研究了以丙烯酸－2－乙基己酯（2－EHA）为交联酶化剂，γ辐照对羧基丁苯胶乳（CS－BRL）的交联行为，粒径大小、分布以及化学结构和热性能的影响，并推测了CSBRL辐射硫化的反应机理，结果表明，一率对CSBRL的交联行为影响不大；随着吸收剂量增大，交联密度急剧增大，体积溶胀度迅速减小，交联点间平均分子量减小，交联密度还随着敏化剂用量增加而增大。动态光散射仪的测试表明，吸收剂量＜25kGy时，胶乳的流体力学半径与辐照前相比变化不大，当吸收剂量增大到102kGy时，流体力学半径与辐照前相比稍有增加。显微傅立叶红外光谱证实CS－BRL不仅被辐射交联，还接枝上了丙烯酸酯，DSC分析表明，未加敏化剂的CSBRL玻璃化温度随剂量增加变化不大，而加入3％敏化剂的CSBRL的DSC曲线变化很大。     

空气中电子束辐照对聚碳硅烷先驱丝化学结构与热解特性的影响

采用10 MeV电子加速器产生的电子束在空气中辐照聚碳硅烷(PCS)先驱丝,研究了吸收剂量对先驱丝的化学结构、凝胶含量、热解特性及烧成SiC纤维抗拉强度的影响.结果表明,在电子束作用下,辐照产物形成了Si-C-Si, Si-O-Si等桥联结构;辐照产物的凝胶含量与陶瓷产率及烧成SiC纤维的抗拉强度都随吸收剂量的增加而增加,先驱丝在吸收剂量为4.0 MGy时,开始产生凝胶,吸收剂量为7.0 MGy和10.0 MGy时,其凝胶含量分别达81%和85%,陶瓷产率分别达80.5%和83.8%,所烧成的SiC纤维抗拉强度分别达1.7 GPa和1.9 GPa.     

圆环形截面碳化硅纤维管的辐射化学法合成

为制备碳化硅(Silicon carbide,SiC)纤维管,本研究利用10MeV电子直线加速器产生的高能电子束在空气中辐照聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)先驱丝。研究了辐照工艺、热处理温度、吸收剂量对制备SiC纤维管的影响,并运用红外光谱分析对SiC纤维管的辐射制备机理作了初步探讨。结果表明,合适的辐照工艺为每次定点辐照20s,停车冷却5min;最佳热处理温度为350℃;红外光谱分析表明,空气中的氧通过与PCS中的Si-H、Si-CH3反应而被引入到辐照产物中,形成了Si-OH和C=O结构;在经热处理的先驱丝中有Si-O-Si,Si-C-Si等桥联结构生成;吸收剂量介于2.0-3.5MGy之间的PCS先驱丝均能制得SiC纤维管,且管壁厚度随着吸收剂量的增加而逐渐增加。     

γ辐照对聚-L-乳酸性能的影响

采用60Co γ射线对聚-L-乳酸(Polv(L-lactic acid),PLLA)进行辐照.研究了在真空、氮气、空气和氧气气氛下吸收剂量对PLLA粘均分子量、结晶行为以及热失重的影响,并采用粘度法、差示扫描量热法(Differential scanning calorimeter,DSC)、偏光显微镜(Polarized microscope,POM)、热重分析法(17hermogravimetry analysis,TGA)对其进行了表征.结果表明,PLLA粘均分子量随吸收剂量的增加而下降,真空辐照的PLLA粘均分子量最高;在吸收剂量6～40kGy范围内,辐照提高PLLA的结晶度和结晶速率;在吸收剂量6～40kGy范围内,辐照后PLLA的TGA曲线移向高温.6kGy的吸收剂量,PLLA在氧气辐照气氛下热失重低于氮气辐照气氛.     

电子束辐照聚碳硅烷陶瓷先驱体的化学结构及其热解特性的研究

利用EPS型电子加速器和其它设施在空气中辐照聚碳硅烷(PCS),以使之形成交联结构,达到不熔化的目的,然后经高温热解转化为SiC功能陶瓷。结果表明,在辐照产物中形成了Si-C-Si以及Si-O-Si等交联结构,使其热解温度以及热解陶瓷产率皆随辐射吸收剂量增加而明显提高。通过TGA-FTIR联用分析技术在热解产物中检测到了低分子     

电子束辐照聚碳硅烷热解合成SiC陶瓷材料

利用加速器产生的电子束（ＥＢ）在空气中辐射聚碳硅烷（ＰＣＳ），以使之定期关结构，然后经高温热解转化成ＳｉＣ陶瓷。结果表明：在辐照产物中形成了Ｓｉ－Ｃ－Ｓｉ以及Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ等交联结构，热解温度以及热解陶瓷产率都随辐射吸收剂量增加而明显提高。通过ＴＧ－ＩＲ联用分析技术，在热解产物中检测到了低分子量ＰＣＳ以及ＣＨ４等小分子化合物，在吸收剂量高于２．３ＭＧｙ时，ＰＣＳ主要通过析出ＣＨ４而热解成ＳｉＣ。     

聚丁二烯胶乳敏化辐射交联研究

在60Coγ射线辐照下,以甲基丙烯酸丁酯(n-BMA)和丙烯酸丁酯(n-BA)作为敏化剂对聚丁二烯胶乳(PBL)进行辐射硫化,探讨敏化辐射交联机理和交联行为.研究了敏化剂和吸收剂量对聚丁二烯橡胶的交联、力学性能及动态力学性能的影响,并采用红外吸收光谱对辐照交联产物分子结构予以表征.结果表明,随交联密度增加,玻璃化转变温...     

伽马射线辐照制备还原氧化石墨烯

在氮气气氛中,以乙二胺(EDA)作为自由基捕获剂,利用γ射线辐照技术在水体系中将氧化石墨烯(GO)辐照还原功能化,制备高分散性的氨基功能化还原氧化石墨烯(rGO)。考察吸收剂量(5.3、15、20、35.3 kGy)对rGO还原程度和功能化程度的影响,并通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)等方法分析GO的化学结构及还原程度。直观上看,辐照后,GO溶液逐渐呈现棕黑色,随着吸收剂量的增加,溶液颜色加深,且具有良好分散性。FT-IR谱显示,经过γ射线辐照后,初始GO上的羰基被还原去除,EDA小分子被连接到了rGO片层上。UV-vis、XPS、TGA及XRD谱图表明,随着吸收剂量的增大可以使氧化石墨烯还原程度提高,当吸收剂量35.3 kGy时,C/O可达7.21。EDA有机小分子与氧化性的·OH反应,在无氧条件下转化为还原性的自由基,参与到与GO之间的氧化还原反应中,并被接枝到GO层的表面。     

聚丙烯的γ辐射效应

本文研究了在室温下,真空或空气存在时γ射线对等规聚丙烯片的辐照效应。其中包括物理、热性质以及红外光谱的变化。并通过红外光谱计算了结晶度的改变,通过热熔解曲线计算了熔点的改变。还特别比较了上述两种条件下照射后的贮存时间效应。 计算了聚丙烯的射辐交联G值和裂解G值分别为G(交联)= 0.202,G(裂解))= 0.243。 实验结果表明,等规聚丙烯在空氧中辐照主要是裂解反应。当吸收剂量大于100 kGy时,伸张强度完全丧失。当吸收剂量为25 kGy时,存放三个月后则完全失去机械强度。而在真空条件下辐照的样品,其机械强度的改变要小得多。     

空气中γ辐照聚碳硅烷先驱丝的增重特性

利用γ射线在空气中辐照处理聚碳硅烷（PCS）先驱丝,采用凝胶含量、红外光谱、核磁共振、凝胶渗透色谱及理论计算等手段研究了PCS先驱丝在空气中的辐照增重特性。结果表明：吸收剂量为4 MGy时,PCS先驱丝的辐照增重为25.4%,Si-H键的反应程度为86.9%;Si-H键的反应程度与辐照增重呈很好的线性关系,R²=0.9972;在γ辐照作用下,空气中的氧通过与PCS反应形成了Si-OH、Si-O-Si、Si-O-C和C＝O结构而造成PCS先驱丝显著增重。理论计算表明,Si-CH₃上的C-H键与空气中的氧发生反应生成C＝O是增重的主要来源。     

多壁碳纳米管γ辐照后的化学修饰

本工作用^60Co γ射线辐照多壁碳纳米管,再对其进行有机化学修饰,每步化学处理的产物都用红外和喇曼光谱表征。修饰后多壁碳纳米管的元素分析和热重分析表明,连接在多壁碳纳米管上癸胺的浓度随γ辐照剂量的增加而增加,这与辐照所致碳纳米管结构缺陷有关。与未辐照进行化学修饰的碳纳米管相比较,辐照后修饰的多壁碳纳米管在丙酮、四氢呋喃等有机溶剂中的溶解度明显提高。这一研究为碳纳米管的功能化修饰及其应用提供了新思路。     

γ-辐照对高密度聚乙烯-尼龙-6共混物结构和性能的影响

用熔融共混的方法制备出高密度聚乙烯(HDPE)和尼龙-6(PA-6)的共混物,研究了共混物经γ射线辐照后结构与性能的改变。扫描电镜(SEM)观察结果表明,γ射线辐照会影响共混物的相态结构;辐照4h后,共混物样品的吸收剂量为15.84kGy;PA-6和HDPE的界面粘结力增强,两相之间有明显的界面过渡层的存在,材料的相容性增加;随着辐照时间延长,材料结构破坏。经γ射线辐照后,共混材料的冲击强度下降,拉伸强度与断裂伸长率增加,其中断裂伸长率增加明显。共混材料经辐照后对二甲苯的吸收减小。