γ射线辐照对超高分子量聚乙烯片材机械性能和结晶度的影响

采用钴源以剂量率为2.5 k Gy·h~(-1)的γ射线对超高分子量聚乙烯(Ultra-high Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)片材在空气、水、甲醇和乙醇氛围中进行了辐照,吸收剂量范围为0 200 k Gy。通过机械性能、凝胶含量、差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR)等对不同辐照氛围中辐照前后UHMWPE样品进行了测试和表征。机械性能测试结果表明,在空气中UHMWPE的断裂伸长率随吸收剂量呈幂指数下降,同时屈服强度略有下降,而在水、甲醇、乙醇为辐照体系中UHMWPE的断裂伸长率随吸收剂量也是呈下降趋势,但下降的程度依次减轻,同时屈服强度基本保持不变;DSC测试结果显示,在空气氛围中,随着吸收剂量的增加,UHMWPE样品的初始熔融温度、熔点、结晶温度和结晶度逐渐降低;而在空气、水、甲醇和乙醇氛围中,UHMWPE样品的初始熔融温度、熔点和结晶度依次上升;红外光谱测试结果显示在空气中辐照,UHMWPE样品表面随着吸收剂量的增加其氧化程度加重,而在水、甲醇和乙醇中辐照UHMWPE分子链生成了不饱和的分子双键。