β射线辐照涤纶纤维性能研究.doc

1 引言 70年代以来，随着世界科学技术的进步与世界工业的发展，合成纤维尤其涤纶纤维在数量上快速发展，涤纶纤维因其尺寸稳定性好、悬垂性好、强度高、织物挺括、防霉防蛀等优点而被广泛应用。但是，涤纶纤维大分子链规整，不含有亲水基团，纤维表面光滑，导致其吸湿透气性差，难染色，手感硬，抗静电性差等缺点。这些缺点限制了其在高档服饰领域中的应用。因其性能和功能上不能满足人们的要求，于是合成纤维的改性日益受到重视，它已成为合成纤维发展的主要方向。因此，无论是在学术界还是工业界，关于涤纶纤维的改性研究一直引人关注。据统计，目前改性合成纤维已占世界合成纤维产量的30%以上，其中又以对涤纶纤维的改性研究最多[1]。相关的研究主要从生产工艺和生产设备两个方面入手，经过改性的涤纶纤维可以获得多种优良的性能。但在到目前为止，国内外对涤纶纤维的改性主要集中于几项研究，分散性染料易染，离子型染料可染，阻燃，抗菌及高吸湿性的涤纶纤维，最引人注意的是仿真丝聚酯纤维。据报道，目前国际市场上仿天然纤维产品中，有一半属于仿丝型，特别是日本的仿丝型聚酯纤维在国际市场上具有很强的竞争力[2]。 辐射能包括各种波长的电磁波(可见光、紫外线、X 射线、γ射线以及不同波长的激光等)、α射线、β射线以及中子射线等。20 世纪50 年代，随着原子能工业的迅速发展，一些高能射线成功地用于染整加工。例如用于纤维接枝改性，改善织物的吸湿、染色、防水防油性能，也用于织物漂白等加工过程，用辐射引发聚合反应合成印花粘合剂和增稠剂已工业化。近年来，辐射能的应用又备受重视，通过辐射可以达到一般化学方法无法取得的效果，而且过程产生的污水少、加工效率高。因此，对它的研究和开发很有前途。 工业辐照是一门新技术，具有消毒灭菌彻底、无感生放射性、无残毒、不污染环境等优点，广泛应用于医疗器械和药物的辐射灭菌、食品辐照贮存保鲜、商品和文物养护以及高分子材料的辐照改性等方面。 国内外关于辐射改性技术的应用已有大量报道，如橡胶的辐射硫化、聚丙烯的辐射交联和发泡、聚合物共混物的改性等。辐射可以改善材料的力学性能，还可以固定分散相的粒径从而改善共聚物的加工稳定性，如碳纤维/环氧树脂复合材料的辐射硫化，木材/塑料复合材料的辐射改性。用其他高能粒子流，如电子流、中子流、γ射线流等处理纺织材料，实现表面改性的研究也有少量报道[3]。但利用β射线（电子束辐射）对涤纶纤维进行改性研究却未见报道。 2 β射线辐照技术 β射线（电子束辐射）是一种低渗透、高剂量率特性的电离能。电子束加速器的能量范围从3MeV到12MeV（兆电子伏），并且通过单一能量水平运作。利用必威体育精装版技术的Sterigenics加速器能够以不同的能量进行运用，优化产品渗透性。 β射线可以改变工业材料的化学及分子结构从而获得最佳性能。在产品或物质通过电子束时，电子所发生的能量会被吸收。该吸收的能量将改变产品或物质内多种不同的化学键和生物性连结。例如：交叉链接，聚合物链连接以获得高分子量及优质材料性质；降解，利用减少聚合物分子量，使聚合物的熔体流动增加；改变宝石类石材的晶体结构。 β射线无放射性物质，不使用处理器时可将其电源关闭，而γ射线（伽马射线）技术主要来源放射性物质钴，则一直发出辐射。β射线（电子束辐射）相比γ射线（伽马射线）更安全可靠，应用前景更广泛。 随着环保意识的增强，人们对纤维材料改性提出了更高的要求，要求使用无污染，无污染物排放，对环境友好，能耗低的加工工艺。β射线（电子束辐射）辐射技术无污染、易控制顺应了纤维材料改性技术的发展趋势，虽然目前在纤维材料改性工业中的应用较少，实现工业化应用还有许多工作要做，但相信在不久的将来，随着辐照技术的发展，β射线应用于纤维材料改性前景光明。 3 实验材料和方法 3.1 实验材料 试验中所用材料为普通涤纶纤维长丝150D/36F。利用上海辐新辐照技术有限公司的高能电子加速器对涤纶纤维长丝分别进行β射线（电子束辐射）辐照。通过辐照能量和辐照时间的精确控制，使涤纶纤维材料分别获得不同的辐射吸收剂量，如表1。 表1：涤纶纤维辐照吸收辐射剂量 涤纶纤维 样品 0 样品 1 样品 2 样品 3 样品 4 样品 5 样品 6 样品 7 吸收剂量 （KGy） 0 50 100 200 300 400 500 600 3.2 实验方法 3.2.1涤纶纤维表面形态结构测定 试验仪器：日本电子公司的JSM－6360LA型扫描电子显微镜。 测试条件：恒温20℃，湿度65%RH。 测试原理：电子枪的热阴极发出的电子受阳极电压（1～50kV）加速并形成笔尖状电子束。在末透镜上部的扫描线圈的作用下，细电子束在样品表面作光栅状扫描。被加速的电子在样品室中与样品相互作用，从而产生各种信号。它的成像过程如下：第一步由探测器俘获信号电子。二次电子的