陜西省輻照材料改性產業發展現狀與趨勢

摘要：輻照材料改性作為一種高效、節能、無污染、易控制的綠色高新產業，廣泛應用于電力電子、新能源、環境保護、醫療健康、農業、石油化工等行業。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、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、輻照交聯光伏封裝膠膜、輻照電子元器件等領域的投入與發展。后續應加快產業布局，推動輻照材料改性業務在以上方向形成穩定業務和顯著經濟效益。

關鍵詞：輻照材料改性；發展現狀；應用領域；產業布局

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

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

我國核技術應用產業在輻照加工應用、電子輻照加速器裝備制造、伽馬輻照裝置及鈷源生產、醫學放射診療、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業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生的化學變化（化合、分解、交聯、聚合、接枝、固化、降解等）來實現材料功能化改性的一種新的加工方法。無須添加引發劑或催化劑，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、環境保護、醫療健康、農業、石油化工等行業。

1.3產業發展

近十幾年來，隨著世界范圍產業結構轉型升級和環保節能意識的增強，輻照材料改性作為一種高效、節能、無污染、易控制的綠色高新產業受到世界的普遍重視。基于工業輻照電子加速器和輻照改性技術開發制備的熱收縮材料、發泡材料、電線電纜、聚四氟乙超細粉、電池隔膜、功能薄膜、醫用水凝膠、子午線輪胎等高性能特異化功能材料都已經實現產業化。2015年我國材料輻照改性產值約為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《中國民用核技術發展現狀與前景》，我國工業輻照電子加速器數量超過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

輻照交聯是目前輻照材料改性領域產業化最為成功、應用最廣泛的領域。熱收縮材料、電線電纜、發泡材料、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的實際應用。我國目前已經成為最大的熱收縮材料生產國，部分材料也向外出口。電線電纜的輻照交聯則主要隨著經濟的發展以及相關行業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，依靠企業自身的研發力量基本能夠實現新工藝新產品開發。

但在聚烯烴發泡材料和子午線輪胎方面，我國的輻照交聯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，阻礙了在聚烯烴發泡材料、橡膠預硫化（交聯）、生物醫用材料制備等領域的發展，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，然而產業規模相對較小。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，國內目前已有數十家輻照企業采用電子加速器或鈷源輻照生產PTFE超細粉，行業競爭比較激烈。

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酵方法生產的液態生物燃料，是一種重要的石化燃料替代產品。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、醫藥抗生素、農殘等的輻照降解，但未形成成熟產業和規模化效益。

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實現工業化。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，實現了材料中試放大重要技術突破，后續將繼續加快解決海水提鈾在工程化、經濟化方面的問題。

2.4輻照聚合

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

3產業布局與發展路徑

陜西省乃至西部地區，輻照加工產業的主體仍集中在消毒滅菌技術服務領域，業務類型較為單一，營收規模占比超過整個輻照行業的80%[5]，同時面臨省內同行業價格和新增產能的雙重激烈競爭，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發展，在現有基礎上進一步做大做強，充分發揮創新能力和技術優勢，盡快建立地區內技術壁壘，拓展新型“服務+產品”業務模式，將現有人才和技術優勢轉化為高經濟效益和高質量發展。輻照改性產業重點發展方向如下。

3.1強化輻照降解聚四氟乙烯制備超細粉業務

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，下一步將繼續加強與國內各主要聚四氟乙烯生產企業合作，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務。

3.2加快低能電子束輻照交聯光伏封裝膠膜業務

通過低能電子束輻照可以增強膠膜的預交聯度，提高耐熱性和尺寸穩定性，防止組件外觀產生缺陷損傷。楊凌核盛公司低能電子束輻照交聯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揮與西安交通大學、西北核技術研究院的合作優勢，利用好陜西省電子信息、航天軍工、核工業產業基礎優勢，加大該領域目標客戶開發力度，拓展形成新的穩定業務方向，預計未來1～2年可實現年產值突破千萬。

3.4論證輻照改性膜在新能源、環保等領域應用

根據目前國內研究基礎，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，為實現輻照產業多元化規模化高技術化發展奠定基礎。

4結語

輻照材料改性的工藝技術水平和產品附加值較高，是國內產業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業領域中占有十分重要的地位。陜西省輻照加工產業應在做好消毒滅菌傳統技術服務的基礎上，充分發揮自身高端人才創新發展能力和專業技術優勢，通過科學高效論證，加快產業布局，明確發展路徑，推動電子加速器輻照材料改性業務在前述四個方向形成穩定業務和顯著經濟效益，建立地區內技術壁壘和特色競爭優勢，同時拓展新型“服務+產品”業務模式，將高價值人才和技術優勢轉化為陜西省核技術應用產業的高經濟效益和高質量發展。

參考文獻

[1]劉蘊韜，安世忠，梁積新.核技術應用現狀及發展趨勢[J].科技導報，2022，40（11）：88-97.

[2]孫毅成.聚乙烯導熱復合材料的電子束輻照改性探究[J].中國科技投資，2022（6）：89-91.

[3]張東東，馮厚軍，郭春剛，等.聚四氟乙烯膜的親水改性研究進展[J].塑料工業，2022，50（5）：56-61，68.

[4]江蘇瑞澤豐標準技術服務有限公司.基于電子輻照交聯的聚乙烯收縮薄膜及其制備方法：CN202110978671.5[P].2022-01-07.

[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，2023，46（4）：356-360.