辐射技术在高分子材料改性与环境治理中的创新研究.pdfVIP

辐射技术在高分子材料改性 和环境治理中的创新研究 姚思德，吴国忠，侯铮迟 (中国科学院上海应用物理研究所，上海201800) 摘要：本文就辐射技术的研究及其可能应用提出了一些设想，利用新型辐射接枝制备高分子增容剂，可 以通过共混开发出附加值高的工程塑料，或具有巨大应用前景的如改性沥青等。另一方面．研究一些新 的辐射改性工艺有可能突破现有的思路，开发出一些具有特殊性能的功能性高分子材料。在环境治理 领域中，改进的辐射技术与其他治理技术相结合，有可能在有机废水处理和烟道气脱硫中实现与市场经 济相适应的工艺流程。1 关键词：辐射技术；废水处理；高分子材料改性 1 高分子材料辐射改性研究及其产业化 根据有关专家获得的统计数字，国际上辐射化工及离子注入产业利润占辐射产业收入的80％ 以上，且其附加值和利润较常规辐射加工高，对国民经济的影响大，易于形成产业规模。一旦形成 产业，由于其具有独特的辐射专业优势，产业持续发展的周期长，不会像我国的辐照热缩产品一样， 为其他低档技术伪冒和无序竞争。但我们叉不能沿过去的老路，跟在国际发达国家技术的后面。 必须根据国际和国内的现状，开拓新的可以实现产业化的项目。 1．1使用辐射接枝改性制备高分子增溶剂．开发新型高分子共混工程塑料 就目前高分子材料发展现状而言，开发新型功能高分子材料无论在研究周期和研发成本上都 具有相当大的难度。通过工程塑料共混制备高性能工程塑料可以克服原有各种单一塑料的缺点， 使工程塑料在航空、汽车及建筑等领域的应用有长足的发展，其附加值非常高，尤其对于以塑料为 一部分原材料的复合材料，都必须使用共混工程塑料。与研究和开发单一新型塑料的投资大，周期 长，科技难度大相比，通过共混方法开发新型工程塑料是一个新的趋势。但是制约共混的一个重大 难题是解决两种不同性质塑料的相容性问题。通常用化学法合成工程塑料的增溶剂，或合成嵌段共 聚物。如果用新型辐射接枝工艺制备增溶剂，则可以克服通常化学接枝法无法调节接枝率，较难选 择单体及有可能造成环境污染等问题，具有独特的优势，加上塑料的应用面广，使用量大，可以预计 使用辐射接枝改性制备增溶剂，可以形成非常好的产业前景和大的产业规模。 在塑料辐射接枝改性科研上，国内已经有相当好的基础。目前需要解决的关键科学问题是如 何选择不同塑料品种，研究新型接枝工艺，实现塑料辐射接枝的大规模工业化生产(原先的研究工 艺不能实现大规模生产)。这方面国外也只在轮胎橡胶的辐射交联硫化上获得成功，所以和我们处 于同一个起跑线上。国内中科院上海应用物理研究所，长春应用化学研究所，中国科技大学、工程 物理研究院等一批科研单位已经进行了研究并获得阶段性成果。如加以规划资助，有可能把这一 新兴研究推向大规模产业化。 1。2 SBS丁苯橡胶辐射接枝改性殛高速道路专用沥青产业化 随着我国国民经济发展和国防的需要，我国高速道路的建设费用每年都以两位数百分比的速 率增长，而且每年高速公路翻修都是一个非常大的数字。目前高速公路建设都使用SBS改性沥 52 青，其制备是在工厂里用进口昂贵设备将SBS与沥青在高温下通过高剪切方法强行混合，然后马 E铺路。不然两者将出现分离，影响沥青质量和路面性能，原因是非极性的SBS与弱极性沥青的 相混性不好，在使用过程和温度变化过程中发生分离，致使缺少SBS的部分沥青路面发生断裂。 另一方面，这种制备方法制约了高速公路的建设，因为在铺路的时候沥青的用量巨大，工厂生产满 足不了要求(制备一炉料往往需要24小时)，使得铺路作业不能连续进行，并使分批分段铺设的路 面质量的差别而影响路段的整体质量。同时工厂在无铺路任务时又不能生产共混沥青，因为生产 好的沥青一经冷却就出现SBS和沥青的分离，致使预先生产好的料无法用于铺路。国外为改变这 种状况进行改性研究，有名的杜邦化学公司通过化学接枝马来酸酐(接枝率最高为2％)，由于其价 格为SBS的3倍，故无法用于铺路，只能用在附加值更高的如鞋底材料、黏结剂和高级建筑防水材料。 通过辐射化学接枝，不仅可以改变接枝单体种类以适应铺设路面各种沥青的共混要求，而且可 以在很大范围内改变接枝率(比如用辐射接枝一种带有极性的单体，可使接枝率最高达到12％)， 以适应各种路面性能调节的需要，经研究初步测算，辐射接枝的成本和利润与化学接枝法相比有更 大余地。研究还表明，通过辐射接枝的SBS与沥