γ射线辐照剂量对EPDM橡胶结构和摩擦学性能的影响

《Journal of Applied Polymer Science》：Effect of γ-Irradiation Dose on the Structural and Tribological Properties of EPDM Rubber

EPDM橡胶经0-5000kGy γ辐照后，摩擦学性能呈现剂量依赖性变化：辐照剂量升高导致交联密度增加和表面氧化降解，形成C=O、C-O等官能团，表面硬度和弹性模量上升而拉伸强度下降。磨损机制从低剂量（0-1000kGy）的粘着磨损转为高剂量（2000-5000kGy）的疲劳磨损，摩擦系数先降后升，磨损率在低剂量区段显著降低。研究成果为核电站设备EPDM密封件优化提供了理论依据。

　　

摘要

本文研究了乙烯-丙烯-二烯单体（EPDM）橡胶在经过8种不同γ射线剂量（0–5000 kGy）辐照后的摩擦学性能变化。膨胀测试表明，交联密度随辐照剂量的增加而增加。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析显示发生了氧化降解，C≡C和C—C键断裂，生成了C≡O、C—O和O≡C—O官能团。这些氧化产物在橡胶表面积累，导致材料变脆并产生裂纹。结构和性能的变化主要由交联和氧化作用引起。力学测试结果显示，辐照使材料的断裂行为从韧性向脆性转变。弹性模量和表面硬度随辐照剂量增加而提高，而拉伸强度则下降。摩擦系数最初呈下降趋势，随后有所上升。磨损率在0–1000 kGy范围内显著降低，在2000–5000 kGy范围内略有增加。磨损机制从粘着磨损（0–1000 kGy）转变为疲劳磨损（2000–5000 kGy）。这些发现为优化EPDM的摩擦学性能以及设计寿命长、可靠性高的核能设备提供了理论支持。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。