陕西省辐照材料改性产业发展现状与趋势

摘要：辐照材料改性作为一种高效、节能、无污染、易控制的绿色高新产业，广泛应用于电力电子、新能源、环境保护、医疗健康、农业、石油化工等行业。电子加速器在辐照材料改性领域中应用种类较多，如在高分子材料辐照交联、辐照裂解与生物质辐照降解、辐照接枝、辐照聚合等方面。陕西省在辐照材料改性领域发展基础较薄弱，应加强对辐照降解聚四氟乙烯制备、辐照交联光伏封装胶膜、辐照电子元器件等领域的投入与发展。后续应加快产业布局，推动辐照材料改性业务在以上方向形成稳定业务和显著经济效益。

关键词：辐照材料改性；发展现状；应用领域；产业布局

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

核技术应用产业是国家重点发展的战略性新兴产业之一，目前全球有150个国家和地区发展核技术的研究和应用开发，产业化规模达到万亿美元，美国核技术应用产业的年产值占GDP的比例约为4%～5%，2017年已达到7000多亿美元规模，日本和欧洲相应占比为2%～3%。近年来，我国核技术应用产值已超7000亿元，年均增长率保持在20%左右，但仅占GDP的0.4%左右[1]，与发达国家和国际平均水平还有一定差距。

我国核技术应用产业在辐照加工应用、电子辐照加速器装备制造、伽马辐照装置及钴源生产、医学放射诊疗、射线成像检测装备制造等主要领域均取得了较快进展。其中，辐照材料改性是国内产业化程度最高的辐照技术应用领域。

1辐照材料改性概述

1.1技术概念

辐照材料改性是利用射线电离辐射作用于物质产生的化学变化（化合、分解、交联、聚合、接枝、固化、降解等）来实现材料功能化改性的一种新的加工方法。无须添加引发剂或催化剂，能在常温常压下进行反应，可合成制备高性能特定功能化新材料。

1.2应用领域

辐照材料改性广泛应用于新型功能材料、电力电子、新能源、环境保护、医疗健康、农业、石油化工等行业。

1.3产业发展

近十几年来，随着世界范围产业结构转型升级和环保节能意识的增强，辐照材料改性作为一种高效、节能、无污染、易控制的绿色高新产业受到世界的普遍重视。基于工业辐照电子加速器和辐照改性技术开发制备的热收缩材料、发泡材料、电线电缆、聚四氟乙超细粉、电池隔膜、功能薄膜、医用水凝胶、子午线轮胎等高性能特异化功能材料都已经实现产业化。2015年我国材料辐照改性产值约为450亿元，2023年已达到约1500亿元，其中线缆和热缩材料占70%左右[2]。

2电子加速器在辐照材料改性中的应用

根据《中国民用核技术发展现状与前景》，我国工业辐照电子加速器数量超过500余台套，2010年底为140余台套，年均增速接近20%。2018年底，国内用于辐照材料改性的工业辐照电子加速器约有350台套，其中用于线缆和热缩材料辐照交联改性的有240余台[3]。

在辐照材料改性应用领域，电子加速器相较于钴源在安全性、辐照剂量率、剂量均匀性、改性加工效果、投资及运营成本方面具有显著优势。电子加速器在辐照材料改性领域有以下几方面应用。

2.1高分子材料辐照交联

辐照交联是目前辐照材料改性领域产业化最为成功、应用最广泛的领域。热收缩材料、电线电缆、发泡材料、子午线汽车轮胎、特殊管材和薄膜等都是聚烯烃材料辐照交联的实际应用。我国目前已经成为最大的热收缩材料生产国，部分材料也向外出口。电线电缆的辐照交联则主要随着经济的发展以及相关行业水准的提高而逐步得到普及。这两项技术及相关的工艺都非常成熟，依靠企业自身的研发力量基本能够实现新工艺新产品开发。

但在聚烯烃发泡材料和子午线轮胎方面，我国的辐照交联技术国际先进水平还存在较大差距，在加速器方面，比利时IBA公司的Rhodotron系列束流功率最高560kW，俄罗斯ELV系列低能加速器的束流功率最高为400kW，国内低能加速器功率最高150kW，与国际先进水平存在显著差距，阻碍了在聚烯烃发泡材料、橡胶预硫化（交联）、生物医用材料制备等领域的发展，以上领域需要加快技术公关和市场培育。

2.2高分子材料辐照裂解与生物质辐照降解

辐照裂解是高分子材料的主要效应之一，然而产业规模相对较小。目前世界上应用比较广泛的是聚四氟乙烯（PTFE）辐照裂解制备PTFE超细粉，该粉体可应用于工程塑料、涂料、油墨、润滑等领域，国内目前已有数十家辐照企业采用电子加速器或钴源辐照生产PTFE超细粉，行业竞争比较激烈。

利用淀粉、纤维素等天然生物质为原料，通过电子束辐照裂解结合生物发酵方法生产的液态生物燃料，是一种重要的石化燃料替代产品。目前国内生物质辐照降解研究主要集中在纤维淀粉材料、生物毒素、医药抗生素、农残等的辐照降解，但未形成成熟产业和规模化效益。

2.3辐照接枝

目前国内有关辐照接枝技术相关的研究报道较多，最为普遍的应用是电池隔膜，即在聚烯烃薄膜表面接枝亲水性单体。该项技术在国外以及我国都已经实现工业化。与化学接枝技术相比，辐照接枝具有操作简单、容易控制、接枝单体多样、无须添加剂等多方面显著优势。

以聚乙烯/聚丙烯（PE/PP）纤维辐照制备用于海水提铀（铀酰离子等含铀化合物）的高性能吸附材料。近年来，中国科学院上海高等研究院团队基于纳米膜技术，在南海海域建设了公斤级海水提铀海试实验平台；中国工程物理研究院团队进行了3次真实海水提铀实验，将铀的吸附容量提升至3.63mg/g[4]。上述研究解决了海水提铀材料工程化过程中诸多关键科学和工程问题，实现了材料中试放大重要技术突破，后续将继续加快解决海水提铀在工程化、经济化方面的问题。

2.4辐照聚合

目前国际上最成功的工业化的辐照聚合只有中国科技大学开发的丙烯酸酯乳液聚合，用于制造纺织用黏合剂。

3产业布局与发展路径

陕西省乃至西部地区，辐照加工产业的主体仍集中在消毒灭菌技术服务领域，业务类型较为单一，营收规模占比超过整个辐照行业的80%[5]，同时面临省内同行业价格和新增产能的双重激烈竞争，需进一步加快多元化布局，大力推动电子加速器辐照材料改性持续发展，在现有基础上进一步做大做强，充分发挥创新能力和技术优势，尽快建立地区内技术壁垒，拓展新型“服务+产品”业务模式，将现有人才和技术优势转化为高经济效益和高质量发展。辐照改性产业重点发展方向如下。

3.1强化辐照降解聚四氟乙烯制备超细粉业务

聚四氟乙烯（PolyTetraFluoroEthene，PTFE）是一种以四氟乙烯作为单体聚合制得的高分子聚合物，通过大剂量辐照裂解制备的聚四氟乙烯超细粉，广泛应用于润滑、耐腐蚀、防黏、耐磨等工业领域。中陕核杨凌核盛辐照公司（简称杨凌核盛公司）通过对外合作和自主试验研究，已掌握相关辐照工艺技术，下一步将继续加强与国内各主要聚四氟乙烯生产企业合作，做精技术能力，进一步做大做强电子束辐照降解聚四氟乙烯制备超细粉业务。

3.2加快低能电子束辐照交联光伏封装胶膜业务

通过低能电子束辐照可以增强胶膜的预交联度，提高耐热性和尺寸稳定性，防止组件外观产生缺陷损伤。杨凌核盛公司低能电子束辐照交联光伏封装胶膜为国内胶膜客户提供辐照改性服务，预计未来2～3年年产值可突破千万级别以上。

3.3加大辐照改性电子元器件和半导体领域应用

杨凌核盛公司将充分发挥与西安交通大学、西北核技术研究院的合作优势，利用好陕西省电子信息、航天军工、核工业产业基础优势，加大该领域目标客户开发力度，拓展形成新的稳定业务方向，预计未来1～2年可实现年产值突破千万。

3.4论证辐照改性膜在新能源、环保等领域应用

根据目前国内研究基础，积极调研论证辐照接枝制备电池隔膜、辐照交联热收缩膜和PE包装膜、吸附分离纤维材料改性制备等项目，拓展低能电子加速器应用服务领域，为实现辐照产业多元化规模化高技术化发展奠定基础。

4结语

辐照材料改性的工艺技术水平和产品附加值较高，是国内产业化程度最高的辐照技术应用领域，在国内外辐照技术应用产业领域中占有十分重要的地位。陕西省辐照加工产业应在做好消毒灭菌传统技术服务的基础上，充分发挥自身高端人才创新发展能力和专业技术优势，通过科学高效论证，加快产业布局，明确发展路径，推动电子加速器辐照材料改性业务在前述四个方向形成稳定业务和显著经济效益，建立地区内技术壁垒和特色竞争优势，同时拓展新型“服务+产品”业务模式，将高价值人才和技术优势转化为陕西省核技术应用产业的高经济效益和高质量发展。

参考文献

[1]刘蕴韬，安世忠，梁积新.核技术应用现状及发展趋势[J].科技导报，2022，40（11）：88-97.

[2]孙毅成.聚乙烯导热复合材料的电子束辐照改性探究[J].中国科技投资，2022（6）：89-91.

[3]张东东，冯厚军，郭春刚，等.聚四氟乙烯膜的亲水改性研究进展[J].塑料工业，2022，50（5）：56-61，68.

[4]江苏瑞泽丰标准技术服务有限公司.基于电子辐照交联的聚乙烯收缩薄膜及其制备方法：CN202110978671.5[P].2022-01-07.

[5]江育淳，卢军，于人同，等.聚合物材料耐辐射性能研究进展[J].合成橡胶工业，2023，46（4）：356-360.