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如何避免PC/ABS在伽馬射線滅菌中的黃變問題——偉才塑膠

發布日期：2025-06-23 15:29:45瀏覽次數：201

如何避免 PC/ABS 在伽馬射線滅菌中的黃變問題

在醫療、食品包裝等對衛生要求極高的領域，伽馬射線滅菌是常用的高效滅菌方式。然而，PC/ABS（聚碳酸酯 / 丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物）材料在伽馬射線的輻照下，容易發生黃變現象，不僅影響產品外觀，還可能對其性能產生不利影響。為避免 PC/ABS 在伽馬射線滅菌中的黃變問題，可從以下幾個方面入手。

一、材料改性

（一）添加抗氧劑

抗氧劑能夠有效抑制自由基引發的氧化反應，從而減緩 PC/ABS 在伽馬射線輻照下的黃變進程。可選擇受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑復配使用，受阻酚類抗氧劑能捕獲自由基，亞磷酸酯類抗氧劑則可以分解氫過氧化物，二者協同作用，增強抗氧化效果。例如，將 0.5% - 1% 的受阻酚類抗氧劑 1010 與 0.3% - 0.8% 的亞磷酸酯類抗氧劑 168 按一定比例添加到 PC/ABS 中，能顯著改善材料的耐輻照性能，降低黃變程度。在添加過程中，需注意抗氧劑與 PC/ABS 的相容性，通過適當的混合工藝確保抗氧劑均勻分散在材料中。

（二）加入光穩定劑

光穩定劑可以吸收或猝滅輻照產生的激發態分子，減少其引發的化學反應，進而抑制黃變。紫外線吸收劑和受阻胺光穩定劑（HALS）是常用的光穩定劑。紫外線吸收劑能夠選擇性地吸收紫外線，將其轉化為無害的熱能釋放出去；受阻胺光穩定劑則通過捕獲自由基、分解氫過氧化物等多種機制發揮作用。將 0.3% - 0.6% 的紫外線吸收劑 UV - 531 與 0.2% - 0.5% 的受阻胺光穩定劑 GW - 944 復配添加到 PC/ABS 中，在伽馬射線滅菌后，材料的黃變程度明顯降低。同時，要注意光穩定劑的添加量不宜過高，以免影響材料的其他性能。

（三）引入耐輻照改性劑

部分特殊的改性劑具有良好的耐輻照性能，將其引入 PC/ABS 體系中，可提升材料整體的耐輻照能力。例如，添加一定量的納米二氧化鈦（TiO?），納米 TiO?具有優異的屏蔽射線性能，能夠減少伽馬射線對 PC/ABS 分子鏈的直接作用。但納米 TiO?在 PC/ABS 中的分散是關鍵問題，可采用表面改性技術，如使用硅烷偶聯劑對納米 TiO?進行表面處理，增強其與 PC/ABS 的相容性，實現均勻分散，從而更好地發揮其耐輻照效果。

二、工藝優化

（一）調整輻照劑量和時間

伽馬射線的輻照劑量和時間與 PC/ABS 的黃變程度密切相關。在滿足滅菌要求的前提下，盡量降低輻照劑量、縮短輻照時間。通過實驗摸索出合適的輻照參數，例如，對于某些對滅菌要求不是極高的 PC/ABS 制品，可將輻照劑量從常規的 25 - 30kGy 降低至 15 - 20kGy，同時適當延長輻照時間，使制品在較低劑量下也能達到理想的滅菌效果，減少因高劑量輻照導致的黃變。此外，還可以采用分步輻照的方式，即將總輻照劑量分成幾次進行輻照，每次輻照后讓材料有一定的恢復時間，降低輻照損傷，減輕黃變。

（二）控制輻照環境

輻照環境的溫度和濕度對 PC/ABS 的黃變也有影響。在低溫、低濕的環境下進行輻照，能夠減緩材料的化學反應速率，降低黃變的可能性。可將輻照設備設置在溫度為 10 - 20℃、相對濕度低于 40% 的環境中進行滅菌操作。同時，保持輻照環境的清潔，避免雜質、氧氣等對材料的影響，例如采用惰性氣體（如氮氣）對輻照區域進行吹掃，置換其中的空氣，減少氧氣與 PC/ABS 的接觸，抑制氧化反應導致的黃變。

（三）改進成型工藝

PC/ABS 的成型工藝會影響材料內部的結構和應力分布，進而影響其在伽馬射線滅菌時的黃變情況。優化注塑、擠出等成型工藝參數，如降低成型溫度、調整冷卻速度等，減少材料內部的殘余應力。殘余應力會使材料分子鏈處于不穩定狀態，在輻照時更易發生反應導致黃變。通過適當降低成型溫度，可減少分子鏈的降解和氧化；合理調整冷卻速度，使制品內部結構更加均勻，提高材料的耐輻照性能。

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三、后期處理

（一）熱處理

在伽馬射線滅菌后，對 PC/ABS 制品進行適當的熱處理，有助于消除輻照產生的自由基和內部應力，減輕黃變。將制品在一定溫度下（如 60 - 80℃）進行熱處理 2 - 4 小時，使材料內部的分子鏈重新排列，降低分子鏈的活性，減少自由基引發的后續反應。熱處理過程中要注意控制溫度和時間，避免因溫度過高或時間過長導致材料性能下降。