[科普中国]-辐射降解聚合物

辐射降解聚合物（ radiation-degradable polymer）是指在高能射线作用下主链发生断链相对分子质量降低的聚合物。聚合物在受辐照时不同程度地会发生主链断裂，同时也发生侧链断裂，进而产生交联。主链断裂为主的称为分解型，1，1-二取代乙烯类单体是降解为主的聚合物。如聚α-甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等。辐射降解聚合物不适于在辐射环境下使用。1

简介聚合物在辐射的电离作用下，发生分子链的断裂，导致分子量降低，继而出现高聚合物材料的热性能和机械力学性能降低的现象，这就是辐射降解。硅然，辐射降解是辐射聚合和辐射交联的逆过程，辐射聚合和辐射交联会引发小分子的聚合，或者在现成的大分子链间形成新的化学键，而辐射降解则发生化学键的断裂。

正是因为聚合物分子链的断裂会导致力学性能及热性能的降低，所以辐射降解并不如辐射聚合那样受到人们的关注，对其进行的理沦研究和实际应用均更少一些。早期的研究主要是对聚甲基丙烯酸酯、含卤聚合物等的辐射降解研究。聚四氟乙烯吸收100kGy的辐射剂量就会出现较严重的降解，通过辐射处理PTFE可以制成超细的PTFE粉末，将这种粉末与高品质的润滑油混合，可以配制成耐高温、耐腐蚀的高级润滑油脂。

聚合物辐射降解原理聚合物进行辐照时，交联与降解通常同时发生，如降解占优势，则此类聚合物称为降解型聚合物。

辐射降解发生时，主链断裂，每次断裂形成两个较小非均等的大分子，分子量降低。

辐照降解与热降解有较大的区别。热降解的主链断裂有两种途径：无规断裂和端基断裂，后者可以看作加聚反应的逆反应。热降解在一定温度范围内，可获得单体分子；而辐射降解则为无规断裂，不发生端基断裂。

辐射导致的主链断裂，有辐射的直接作用和间接作用。直接作用是辐射引发的自由基或离子直接引起断裂；间接作用通常为氧化作用，自由基与氧气作用，生成RO2·自由基．再经历系列反应．导致主链断裂。

氧化作用：R+O2·→RO2·

RO2· →—C=O，—COH，—COOH

一般而言，聚合物主链的重复单元中含叔、季碳原子、多卤代碳原子，或在主链中含有—C—O—键、支化链．则趋向于辐射降解。

与辐射交联相比，辐射降解的研究与应用相对较少，当前研究较多的为聚异丁烯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、含卤聚合物（如聚四氟乙烯）以及棉纤维类。2

纤维素的辐射降解纤维素（cellulose）是自然界中产晕最大的一种天然高分子，具有易降解、生物相容性等诸多优点，众多的优点使其至今仍然无法为人造纤维材料所完全代替。随着世界各国对环境污染问题的日益重视，纤维素这一具有生物叮降解性，且取之不尽、用之不竭的可再生资源受到越来越多的关注。目前纤维素的各种衍生物已被广泛地应用在食品、造纸、医药卫生和石油工业等领域。但纤维素本身也有——些缺陷和不足，所以对纤维素及其衍生物进行改性的研究早巳广泛开展，纤维素的辐射改性工要包括纤维素的辐射降解、辐射接枝及其衍生物的辐射诱导交联。

许多研究显示出纤维素是辐射降解的聚合物，纤维素吸收辐射能以后在纤维素分子链上产生自由基，由于这些自由基很难复合，所以辐照后发生主链断裂，形成低分子量聚合物，同时结晶度也下降，无定形区增加。纤维素在固态下辐射降解以后聚合度随剂量的变化如下图所示。

一些含植物纤维素的废料已经应用辐射降解技术进行了一些实用化研究，但是由于辐射降解纤维素所需剂量高，产品附加值不高，一直没有很好的商业化应用。近年来，电子束辐射技术在黏胶纤维的工业化应用中显示出独特的优点。3

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学