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本書介紹了電離輻射的科學(xué)及其對(duì)聚合物的影響，并探索當(dāng)前的裝置、設(shè)計(jì)和典型用途，詳細(xì)介紹了電離輻射的工業(yè)應(yīng)用，以及抗輻射聚合物及其用途。還討論了健康和安全方面的考慮，提供了對(duì)輻射加工裝置的選擇和安全使用的理解。本書可供從事和有興趣使用電離輻射加工聚合物材料以改善和增加聚合物產(chǎn)品價(jià)值的科研人員、工程師、技術(shù)人員、銷售和市場(chǎng)營(yíng)銷專業(yè)人士參考；可作為核技術(shù)領(lǐng)域企業(yè)的技術(shù)與管理人員以及新入職員工培訓(xùn)、學(xué)習(xí)使用；也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)教學(xué)用書。

輻射化學(xué)和聚合物的加工是一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域。正因?yàn)槿绱耍苌儆写髮W(xué)開設(shè)這方面的專門課程。為了促進(jìn)其他行業(yè)對(duì)電離輻射制備聚合物技術(shù)的興趣以及與輻射加工行業(yè)、化學(xué)行業(yè)和學(xué)術(shù)界之間的合作，迫切需要更多的輻射化學(xué)和加工方面的大學(xué)和研究生教育。這本書也可以作為聚合物輻射加工領(lǐng)域教育的大學(xué)教科書及用于該領(lǐng)域的研究生教育或高年級(jí)本科課程。《電離輻射和聚合物原理、技術(shù)和應(yīng)用》原版雖然成書時(shí)間為2013年，但其中的原理基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于初次涉及該領(lǐng)域的學(xué)生及跨學(xué)科課題的研究人員來說都是急需了解和學(xué)習(xí)的，并不因?yàn)槌霭鏁r(shí)間過早而陳舊。中國(guó)同位素與輻射行業(yè)協(xié)會(huì)組織翻譯出版這本書，主要是為行業(yè)內(nèi)會(huì)員單位領(lǐng)導(dǎo)及從業(yè)者提供一個(gè)接觸了解國(guó)外這種技術(shù)和應(yīng)用的機(jī)會(huì)，以推動(dòng)我國(guó)的高分子材料加工應(yīng)用。

譯者前言
在中國(guó)同位素與輻射行業(yè)協(xié)會(huì)具體安排下，我們將這部英文原著翻譯成中文出版，愿通過此項(xiàng)工作，促進(jìn)電離輻射與聚合物的研究，以提高聚合物的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。本書為廣大的塑料工程師和聚合物科研人員提供了寶貴的指導(dǎo)，包括在包裝、航空航天、國(guó)防、醫(yī)療器械和能源等方面的應(yīng)用。本書也是材料科學(xué)、聚合物以及機(jī)電工程領(lǐng)域的高級(jí)工科學(xué)生的有用資源。
本書英文版Ionizing Radiation and Polymers: Principles, Technology, and Applications，由吉里·喬治·德羅布尼（Jiri George Drobny）先生著，愛思唯爾（Elsevier）公司出版。中文版由檳榔郭、郭麗莉翻譯，汪謨貞審校。為便于讀者對(duì)照閱讀原著，本書的符號(hào)表示、標(biāo)準(zhǔn)名和正斜體等形式盡量遵循原著。
感謝中廣核達(dá)勝加速器技術(shù)有限公司、四川智研科技有限公司和中國(guó)同輻股份有限公司對(duì)本書出版提供的支持。負(fù)責(zé)本書出版編輯工作的編輯對(duì)書稿進(jìn)行了認(rèn)真的審閱，對(duì)部分用語反復(fù)推敲，力求專業(yè)準(zhǔn)確，做了大量具體而細(xì)致的工作。在此對(duì)所有參與和支持本書翻譯印刷出版工作的專家、老師和公司表示衷心的感謝。
由于時(shí)間倉促、水平有限，書中翻譯不當(dāng)或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)專家學(xué)者和讀者不吝賜教,如有建議或問題可發(fā)送到ciraoffice@126.com。

譯者
2023年7月



前言
著名科學(xué)家、工程師、發(fā)明家和實(shí)業(yè)家馬歇爾·R.克萊蘭（Marshall R.Cleland）將輻射加工定義為：用電離輻射處理產(chǎn)品和材料，以改變其物理、化學(xué)或生物特性，增加其用途和價(jià)值，或減少其對(duì)環(huán)境的影響。當(dāng)將這一定義應(yīng)用于聚合物時(shí)，可以看到電離輻射處理是一種成熟且經(jīng)濟(jì)的商業(yè)方法，可以精確地改變本體聚合（bulk polymerization）體系和由其制成的成型組件的性能。由輻射引發(fā)的聚合物交聯(lián)、斷鏈、氧化、接枝和長(zhǎng)鏈支化的化學(xué)反應(yīng)，都已較好地應(yīng)用在各種塑料、彈性體和復(fù)合材料中。
聚合物材料的重要特性，如力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、熔體流動(dòng)性、可加工性、耐化學(xué)性和表面性能等，可通過電離輻射顯著改善或改變。
用輻射對(duì)聚合物和各種聚合物體系進(jìn)行加工，與許多已建立的傳統(tǒng)工藝相比，具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)。這些傳統(tǒng)工藝主要通過加熱，并且通常使用含有對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響的添加劑的復(fù)雜配方。聚合物輻射加工過程中使用的電離輻射裝置和工藝具有低污染、低能耗和材料可回收利用的特點(diǎn)，這使其成為一種綠色技術(shù)，在當(dāng)前可持續(xù)性發(fā)展理念中具有非凡的吸引力。涂層和油墨的輻射固化可以是無溶劑的，也可以使揮發(fā)性有機(jī)化合物大幅減少。
本書涵蓋了基于電離輻射，即基于射線、電子束和X射線輻射的當(dāng)前加工技術(shù)。主要目的是對(duì)這些工藝流程提供一個(gè)只涉及必要理論的描述和解釋，以使讀者能夠理解所提及的大部分材料。
第1章概述了輻射的一般類型，特別是電離輻射的類型，以及一些相關(guān)的科學(xué)原理。第2章介紹輻射化學(xué)和物理的基本原理。第3章介紹了當(dāng)前的裝置類型、設(shè)計(jì)和典型用途，特別關(guān)注了電子束裝置，因?yàn)檫@種裝置在聚合物和聚合物體系的工業(yè)實(shí)踐中應(yīng)用最為廣泛。第4章描述了電子束的加工過程，第5章則描述了商業(yè)聚合物材料的電子束加工。這兩章的內(nèi)容也主要集中于電子束上，其原因與第3章相同。第6章綜述了電離輻射的工業(yè)應(yīng)用。第7章討論了耐輻射聚合物及其用途。第8章介紹了電離輻射的測(cè)量方法。第9章介紹了安全與衛(wèi)生注意事項(xiàng)。第10章總結(jié)了當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。附錄Ⅰ中列出了目前已知的裝置制造商，附錄Ⅱ?yàn)檫m用于電離輻射的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，附錄Ⅲ中總結(jié)了照射量和吸收劑量的單位及轉(zhuǎn)換，附錄Ⅳ中回顧了書中引用的方程，附錄Ⅴ列出了綠色化學(xué)12條原則。此外，還附有一個(gè)相當(dāng)全面的相關(guān)術(shù)語表。
在書稿的編寫過程中，有許多同事、朋友和其他人士在許多方面作出了貢獻(xiàn)：馬歇爾·克萊蘭提供了大量的資源和寶貴的建議；托尼·貝雷卡（Tony Berejka）審閱了部分書稿，并提供了有價(jià)值的評(píng)論和數(shù)據(jù)；其他人士提供了照片、數(shù)據(jù)、信息和對(duì)書稿進(jìn)行改進(jìn)的建議等，他們包括約翰·克呂西爾（John Chrusciel）、沃納·哈格（Werner Haag）、卡爾·斯旺森（Karl Swanson）、特倫斯·湯普森（Terrance Thompson）、本特·勞雷爾（Bengt Laurell）、菲利普·德希爾（Phillipe Dethier）、安·卡爾（Ann Car）、杰里米·西蒙（Jeremy Simon）、加里·科恩（Gary Cohen）等。如果沒有來自愛思唯爾團(tuán)隊(duì)［馬修·迪恩斯(Matthew Deans）、西娜·埃布納斯賈賈德（Sina Ebnesajjad）、弗蘭克·海爾維格（Frank Hellwig）和大衛(wèi)·杰克遜（David Jackson）］的支持，沒有麗莎·瓊斯（Lisa Jones）和她的制作團(tuán)隊(duì)的幫助和合作，這項(xiàng)工作就不會(huì)取得成功。

吉里·喬治·德羅布尼（Jiri George Drobny）
梅里馬克，新罕布什爾州和布拉格，捷克共和國(guó)
2012年6月

吉里·喬治·德羅布尼，畢業(yè)于布拉格技術(shù)大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)和阿克倫大學(xué)聚合物科學(xué)研究所，在歐洲、美國(guó)和加拿大的橡膠和塑料加工行業(yè)工作了40多年，主要從事研發(fā)工作，并擔(dān)任高級(jí)和行政職務(wù)。任德布羅尼聚合物公司總裁。　檳榔郭（姓名：郭彥斌），職務(wù)：中心副總工程師、研究生指導(dǎo)老師、北京核學(xué)會(huì)常務(wù)理事。從事領(lǐng)域：無損檢測(cè)用駐波電子直線加速器及圖像采集處理設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用。多年來一直從事無損檢測(cè)用駐波電子直線加速器及圖像采集處理設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用，2002年被聘(評(píng))為研究員級(jí)高工。現(xiàn)任北自所副總工程師，電物理中心總工程師，研究生指導(dǎo)老師;兼任北京核學(xué)會(huì)常務(wù)理事、北京電機(jī)學(xué)會(huì)加速器專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)同位素與輻射行業(yè)協(xié)會(huì)輻射加工專業(yè)委員會(huì)副主任委員、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)審委員會(huì)評(píng)審專家等職。研究的項(xiàng)目：GB50752-2012《電子輻射工程技術(shù)規(guī)范》主要起草人，2012；GB/T25306-2010《輻射加工用電子加速器工程通用規(guī)范》主要起草人，2010；12MeV駐波電子直線加速器課題(國(guó)家04重大專項(xiàng))主要參加人(2009-2010)；負(fù)責(zé)編寫《無損檢測(cè)用駐波電子直線加速器使用指南》2000～2011版；負(fù)責(zé)編譯《PaxScan2520系統(tǒng)及操作指南》，2004；參加9MeV駐波電子直線加速器課題(八五計(jì)劃)；參加計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)用電子回旋加速器課題，(1979-1983)；參加Scx-80計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課題(1982-1985)；參加750kV予注入器本地控制站課題(1979-1982)；參加或主持無損檢測(cè)用駐波電子直線加速器及圖像采集處理等課題30余項(xiàng)(1997-2008);發(fā)表論文50多篇。　

第1章　導(dǎo)言 001
1.1　輻射類型和輻射源 002
1.2　電離輻射 003
1.3　離子束輻射 007
1.4　激光束輻射 007
參考文獻(xiàn) 008
推薦閱讀材料 008

第2章　輻射化學(xué)和物理的基本原理 011
2.1　前言 012
2.2　高能電子與有機(jī)物的相互作用 013
參考文獻(xiàn) 022
推薦閱讀材料 023

第3章　聚合物輻射加工裝置 025
3.1　射線輻照裝置 026
3.2　電子束輻照裝置 029
3.3　X射線輻照裝置 054
3.4　電子束加工裝置及技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 056
參考文獻(xiàn) 058
推薦閱讀材料 060

第4章　電子束加工 063
4.1　前言 064
4.2　利用促交聯(lián)劑增強(qiáng)電子束輻射交聯(lián)的方法 068
4.3　輻射交聯(lián)延緩劑 073
參考文獻(xiàn) 074
推薦閱讀材料 076

第5章　商業(yè)聚合物、單體和低聚物的電子束加工 079
5.1　熱塑性塑料的電子束加工 080
5.2　彈性體的電子束加工 089
5.3　液體體系的電子束加工 105
5.4　接枝和其他聚合物改性 107
參考文獻(xiàn) 111
推薦閱讀材料 116

第6章　電離輻射的工業(yè)應(yīng)用 119
6.1　電線電纜技術(shù) 121
6.2　輪胎技術(shù) 131
6.3　聚烯烴發(fā)泡材料 135
6.4　熱縮材料生產(chǎn) 138
6.5　交聯(lián)聚乙烯管 141
6.6　涂料、膠黏劑和印刷油墨 145
6.7　氟添加劑的生產(chǎn) 153
6.8　聚合物復(fù)合材料的輻射固化 155
6.9　水凝膠 159
6.10　醫(yī)療器械滅菌 160
6.11　其他應(yīng)用 160
參考文獻(xiàn) 162
推薦閱讀材料 166

第7章　耐輻射聚合物及其應(yīng)用 169
7.1　降解和穩(wěn)定性 170
7.2　耐輻射聚合物的應(yīng)用 175
參考文獻(xiàn) 177
推薦閱讀材料 179

第8章　劑量學(xué)和實(shí)時(shí)過程監(jiān)測(cè) 181
8.1　劑量學(xué) 182
8.2　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)器 187
參考文獻(xiàn) 188
推薦閱讀材料 189

第9章　安全與衛(wèi)生 191
9.1　電子束裝置的安全與健康 192
9.2　射線輻射裝置的安全與健康 194
9.3　化學(xué)有害物質(zhì) 194
參考文獻(xiàn) 196
推薦閱讀材料 196

第10章　技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 199
10.1　當(dāng)前裝置與化學(xué)領(lǐng)域的新進(jìn)展和趨勢(shì) 200
10.2　工藝技術(shù)的新進(jìn)展和趨勢(shì) 205
10.3　其他新進(jìn)展和趨勢(shì) 206
參考文獻(xiàn) 207

附錄 208
附錄Ⅰ　主要的電子束裝置制造商 208
附錄Ⅱ　電離輻射標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 209
附錄Ⅲ　照射量單位、吸收劑量和轉(zhuǎn)換 210
附錄Ⅳ　相關(guān)公式 211
附錄Ⅴ　綠色化學(xué)12條原則 212

書目 213

術(shù)語表 214