摘要：輻照材料改性作為一種高效、節(jié)能、無污染、易控制的綠色高新產(chǎn)業(yè)，廣泛應用于電力電子、新能源、環(huán)境保護、醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)、石油化工等行業(yè)。電子加速器在輻照材料改性領域中應用種類較多，如在高分子材料輻照交聯(lián)、輻照裂解與生物質輻照降解、輻照接枝、輻照聚合等方面。陜西省在輻照材料改性領域發(fā)展基礎較薄弱，應加強對輻照降解聚四氟乙烯制備、輻照交聯(lián)光伏封裝膠膜、輻照電子元器件等領域的投入與發(fā)展。后續(xù)應加快產(chǎn)業(yè)布局，推動輻照材料改性業(yè)務在以上方向形成穩(wěn)定業(yè)務和顯著經(jīng)濟效益。

關鍵詞：輻照材料改性；發(fā)展現(xiàn)狀；應用領域；產(chǎn)業(yè)布局

TheDevelopmentStatusandTrendsofRadiationMaterialModificationIndustryinShaanxiProvince

ZHANGPeng1LIKui2WEIJiangtao2WANGYuan3*

1.SinoShaanxiHeshengNuclearTechnologyCo.，Ltd.，Xi'anCity，ShaanxiProvince，710000China;2.YanglingHeshengNuclearRadiationTechnologyCo.，Ltd.，XianyangCity，ShaanxiProvince，712100China;3.DepartmentofEcologyandEnvironmentofShaanxiProvince，Xi'anCity，ShaanxiProvince，710000China

Abstract：Asanefficient，energy-saving，pollution-free，andeasilycontrollablegreenhigh-techindustry，radiationmaterialmodificationiswidelyusedinindustriessuchaspowerelectronics，newenergy，environmentalprotection，medicalhealth，agriculture，andpetrochemicals.Therearemanytypesofapplicationsofelectronacceleratorsinthefieldofradiationmaterialmodification，suchaspolymermaterialradiationcrosslinking，radiationcrackingandGlmu68X9K9p7w31J53i7+4sEZ9jXPWA/TKzcKtegmA8=biomassradiationdegradation，radiationgrafting，radiationpolymerization，etc.However，ShaanxiProvincehasarelativelyweakdevelopmentfoundationinthefieldofradiationmaterialmodification，whichshouldstrengtheninvestmentanddevelopmentinthepreparationofradiationdegradedpolytetrafluoroethylene，radiationcross-linkedphotovoltaicpackagingfilm，radiationelectroniccomponents，andotherfields.Weshouldacceleratetheindustriallayoutinthefutureandpromotethestablebusinessandsignificanteconomicbenefitsofradiationmaterialmodificationbusinessintheabovedirections.

KeyWords：Radiationmaterialmodification;Developmentstatus;Applicationfields;Industriallayout

核技術應用產(chǎn)業(yè)是國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，目前全球有150個國家和地區(qū)發(fā)展核技術的研究和應用開發(fā)，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模達到萬億美元，美國核技術應用產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值占GDP的比例約為4%～5%，2017年已達到7000多億美元規(guī)模，日本和歐洲相應占比為2%～3%。近年來，我國核技術應用產(chǎn)值已超7000億元，年均增長率保持在20%左右，但僅占GDP的0.4%左右[1]，與發(fā)達國家和國際平均水平還有一定差距。

我國核技術應用產(chǎn)業(yè)在輻照加工應用、電子輻照加速器裝備制造、伽馬輻照裝置及鈷源生產(chǎn)、醫(yī)學放射診療、射線成像檢測裝備制造等主要領域均取得了較快進展。其中，輻照材料改性是國內產(chǎn)業(yè)化程度最高的輻照技術應用領域。

1輻照材料改性概述

1.1技術概念

輻照材料改性是利用射線電離輻射作用于物質產(chǎn)生的化學變化（化合、分解、交聯(lián)、聚合、接枝、固化、降解等）來實現(xiàn)材料功能化改性的一種新的加工方法。無須添加引發(fā)劑或催化劑，能在常溫常壓下進行反應，可合成制備高性能特定功能化新材料。

1.2應用領域

輻照材料改性廣泛應用于新型功能材料、電力電子、新能源、環(huán)境保護、醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)、石油化工等行業(yè)。

1.3產(chǎn)業(yè)發(fā)展

近十幾年來，隨著世界范圍產(chǎn)業(yè)結構轉型升級和環(huán)保節(jié)能意識的增強，輻照材料改性作為一種高效、節(jié)能、無污染、易控制的綠色高新產(chǎn)業(yè)受到世界的普遍重視。基于工業(yè)輻照電子加速器和輻照改性技術開發(fā)制備的熱收縮材料、發(fā)泡材料、電線電纜、聚四氟乙超細粉、電池隔膜、功能薄膜、醫(yī)用水凝膠、子午線輪胎等高性能特異化功能材料都已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2015年我國材料輻照改性產(chǎn)值約為450億元，2023年已達到約1500億元，其中線纜和熱縮材料占70%左右[2]。

2電子加速器在輻照材料改性中的應用

根據(jù)《中國民用核技術發(fā)展現(xiàn)狀與前景》，我國工業(yè)輻照電子加速器數(shù)量超過500余臺套，2010年底為140余臺套，年均增速接近20%。2018年底，國內用于輻照材料改性的工業(yè)輻照電子加速器約有350臺套，其中用于線纜和熱縮材料輻照交聯(lián)改性的有240余臺[3]。

在輻照材料改性應用領域，電子加速器相較于鈷源在安全性、輻照劑量率、劑量均勻性、改性加工效果、投資及運營成本方面具有顯著優(yōu)勢。電子加速器在輻照材料改性領域有以下幾方面應用。

2.1高分子材料輻照交聯(lián)

輻照交聯(lián)是目前輻照材料改性領域產(chǎn)業(yè)化最為成功、應用最廣泛的領域。熱收縮材料、電線電纜、發(fā)泡材料、子午線汽車輪胎、特殊管材和薄膜等都是聚烯烴材料輻照交聯(lián)的實際應用。我國目前已經(jīng)成為最大的熱收縮材料生產(chǎn)國，部分材料也向外出口。電線電纜的輻照交聯(lián)則主要隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及相關行業(yè)水準的提高而逐步得到普及。這兩項技術及相關的工藝都非常成熟，依靠企業(yè)自身的研發(fā)力量基本能夠實現(xiàn)新工藝新產(chǎn)品開發(fā)。

但在聚烯烴發(fā)泡材料和子午線輪胎方面，我國的輻照交聯(lián)技術國際先進水平還存在較大差距，在加速器方面，比利時IBA公司的Rhodotron系列束流功率最高560kW，俄羅斯ELV系列低能加速器的束流功率最高為400kW，國內低能加速器功率最高150kW，與國際先進水平存在顯著差距，阻礙了在聚烯烴發(fā)泡材料、橡膠預硫化（交聯(lián)）、生物醫(yī)用材料制備等領域的發(fā)展，以上領域需要加快技術公關和市場培育。

2.2高分子材料輻照裂解與生物質輻照降解

輻照裂解是高分子材料的主要效應之一，然而產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對較小。目前世界上應用比較廣泛的是聚四氟乙烯（PTFE）輻照裂解制備PTFE超細粉，該粉體可應用于工程塑料、涂料、油墨、潤滑等領域，國內目前已有數(shù)十家輻照企業(yè)采用電子加速器或鈷源輻照生產(chǎn)PTFE超細粉，行業(yè)競爭比較激烈。

利用淀粉、纖維素等天然生物質為原料，通過電子束輻照裂解結合生物發(fā)酵方法生產(chǎn)的液態(tài)生物燃料，是一種重要的石化燃料替代產(chǎn)品。目前國內生物質輻照降解研究主要集中在纖維淀粉材料、生物毒素、醫(yī)藥抗生素、農(nóng)殘等的輻照降解，但未形成成熟產(chǎn)業(yè)和規(guī)模化效益。

2.3輻照接枝

目前國內有關輻照接枝技術相關的研究報道較多，最為普遍的應用是電池隔膜，即在聚烯烴薄膜表面接枝親水性單體。該項技術在國外以及我國都已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化。與化學接枝技術相比，輻照接枝具有操作簡單、容易控制、接枝單體多樣、無須添加劑等多方面顯著優(yōu)勢。

以聚乙烯/聚丙烯（PE/PP）纖維輻照制備用于海水提鈾（鈾酰離子等含鈾化合物）的高性能吸附材料。近年來，中國科學院上海高等研究院團隊基于納米膜技術，在南海海域建設了公斤級海水提鈾海試實驗平臺；中國工程物理研究院團隊進行了3次真實海水提鈾實驗，將鈾的吸附容量提升至3.63mg/g[4]。上述研究解決了海水提鈾材料工程化過程中諸多關鍵科學和工程問題，實現(xiàn)了材料中試放大重要技術突破，后續(xù)將繼續(xù)加快解決海水提鈾在工程化、經(jīng)濟化方面的問題。

2.4輻照聚合

目前國際上最成功的工業(yè)化的輻照聚合只有中國科技大學開發(fā)的丙烯酸酯乳液聚合，用于制造紡織用黏合劑。

3產(chǎn)業(yè)布局與發(fā)展路徑

陜西省乃至西部地區(qū)，輻照加工產(chǎn)業(yè)的主體仍集中在消毒滅菌技術服務領域，業(yè)務類型較為單一，營收規(guī)模占比超過整個輻照行業(yè)的80%[5]，同時面臨省內同行業(yè)價格和新增產(chǎn)能的雙重激烈競爭，需進一步加快多元化布局，大力推動電子加速器輻照材料改性持續(xù)發(fā)展，在現(xiàn)有基礎上進一步做大做強，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力和技術優(yōu)勢，盡快建立地區(qū)內技術壁壘，拓展新型“服務+產(chǎn)品”業(yè)務模式，將現(xiàn)有人才和技術優(yōu)勢轉化為高經(jīng)濟效益和高質量發(fā)展。輻照改性產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向如下。

3.1強化輻照降解聚四氟乙烯制備超細粉業(yè)務

聚四氟乙烯（PolyTetraFluoroEthene，PTFE）是一種以四氟乙烯作為單體聚合制得的高分子聚合物，通過大劑量輻照裂解制備的聚四氟乙烯超細粉，廣泛應用于潤滑、耐腐蝕、防黏、耐磨等工業(yè)領域。中陜核楊凌核盛輻照公司（簡稱楊凌核盛公司）通過對外合作和自主試驗研究，已掌握相關輻照工藝技術，下一步將繼續(xù)加強與國內各主要聚四氟乙烯生產(chǎn)企業(yè)合作，做精技術能力，進一步做大做強電子束輻照降解聚四氟乙烯制備超細粉業(yè)務。

3.2加快低能電子束輻照交聯(lián)光伏封裝膠膜業(yè)務

通過低能電子束輻照可以增強膠膜的預交聯(lián)度，提高耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，防止組件外觀產(chǎn)生缺陷損傷。楊凌核盛公司低能電子束輻照交聯(lián)光伏封裝膠膜為國內膠膜客戶提供輻照改性服務，預計未來2～3年年產(chǎn)值可突破千萬級別以上。

3.3加大輻照改性電子元器件和半導體領域應用

楊凌核盛公司將充分發(fā)揮與西安交通大學、西北核技術研究院的合作優(yōu)勢，利用好陜西省電子信息、航天軍工、核工業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎優(yōu)勢，加大該領域目標客戶開發(fā)力度，拓展形成新的穩(wěn)定業(yè)務方向，預計未來1～2年可實現(xiàn)年產(chǎn)值突破千萬。

3.4論證輻照改性膜在新能源、環(huán)保等領域應用

根據(jù)目前國內研究基礎，積極調研論證輻照接枝制備電池隔膜、輻照交聯(lián)熱收縮膜和PE包裝膜、吸附分離纖維材料改性制備等項目，拓展低能電子加速器應用服務領域，為實現(xiàn)輻照產(chǎn)業(yè)多元化規(guī)?；呒夹g化發(fā)展奠定基礎。

4結語

輻照材料改性的工藝技術水平和產(chǎn)品附加值較高，是國內產(chǎn)業(yè)化程度最高的輻照技術應用領域，在國內外輻照技術應用產(chǎn)業(yè)領域中占有十分重要的地位。陜西省輻照加工產(chǎn)業(yè)應在做好消毒滅菌傳統(tǒng)技術服務的基礎上，充分發(fā)揮自身高端人才創(chuàng)新發(fā)展能力和專業(yè)技術優(yōu)勢，通過科學高效論證，加快產(chǎn)業(yè)布局，明確發(fā)展路徑，推動電子加速器輻照材料改性業(yè)務在前述四個方向形成穩(wěn)定業(yè)務和顯著經(jīng)濟效益，建立地區(qū)內技術壁壘和特色競爭優(yōu)勢，同時拓展新型“服務+產(chǎn)品”業(yè)務模式，將高價值人才和技術優(yōu)勢轉化為陜西省核技術應用產(chǎn)業(yè)的高經(jīng)濟效益和高質量發(fā)展。

參考文獻

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[5]江育淳，盧軍，于人同，等.聚合物材料耐輻射性能研究進展[J].合成橡膠工業(yè)，2023，46（4）：356-360.