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如何避免PC/ABS在伽马射线灭菌中的黄变问题——伟才塑胶

发布日期：2025-06-23 15:29:45浏览次数：16

如何避免 PC/ABS 在伽马射线灭菌中的黄变问题

在医疗、食品包装等对卫生要求极高的领域，伽马射线灭菌是常用的高效灭菌方式。然而，PC/ABS（聚碳酸酯 / 丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物）材料在伽马射线的辐照下，容易发生黄变现象，不仅影响产品外观，还可能对其性能产生不利影响。为避免 PC/ABS 在伽马射线灭菌中的黄变问题，可从以下几个方面入手。

一、材料改性

（一）添加抗氧剂

抗氧剂能够有效抑制自由基引发的氧化反应，从而减缓 PC/ABS 在伽马射线辐照下的黄变进程。可选择受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配使用，受阻酚类抗氧剂能捕获自由基，亚磷酸酯类抗氧剂则可以分解氢过氧化物，二者协同作用，增强抗氧化效果。例如，将 0.5% - 1% 的受阻酚类抗氧剂 1010 与 0.3% - 0.8% 的亚磷酸酯类抗氧剂 168 按一定比例添加到 PC/ABS 中，能显著改善材料的耐辐照性能，降低黄变程度。在添加过程中，需注意抗氧剂与 PC/ABS 的相容性，通过适当的混合工艺确保抗氧剂均匀分散在材料中。

（二）加入光稳定剂

光稳定剂可以吸收或猝灭辐照产生的激发态分子，减少其引发的化学反应，进而抑制黄变。紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂（HALS）是常用的光稳定剂。紫外线吸收剂能够选择性地吸收紫外线，将其转化为无害的热能释放出去；受阻胺光稳定剂则通过捕获自由基、分解氢过氧化物等多种机制发挥作用。将 0.3% - 0.6% 的紫外线吸收剂 UV - 531 与 0.2% - 0.5% 的受阻胺光稳定剂 GW - 944 复配添加到 PC/ABS 中，在伽马射线灭菌后，材料的黄变程度明显降低。同时，要注意光稳定剂的添加量不宜过高，以免影响材料的其他性能。

（三）引入耐辐照改性剂

部分特殊的改性剂具有良好的耐辐照性能，将其引入 PC/ABS 体系中，可提升材料整体的耐辐照能力。例如，添加一定量的纳米二氧化钛（TiO₂），纳米 TiO₂具有优异的屏蔽射线性能，能够减少伽马射线对 PC/ABS 分子链的直接作用。但纳米 TiO₂在 PC/ABS 中的分散是关键问题，可采用表面改性技术，如使用硅烷偶联剂对纳米 TiO₂进行表面处理，增强其与 PC/ABS 的相容性，实现均匀分散，从而更好地发挥其耐辐照效果。

二、工艺优化

（一）调整辐照剂量和时间

伽马射线的辐照剂量和时间与 PC/ABS 的黄变程度密切相关。在满足灭菌要求的前提下，尽量降低辐照剂量、缩短辐照时间。通过实验摸索出合适的辐照参数，例如，对于某些对灭菌要求不是极高的 PC/ABS 制品，可将辐照剂量从常规的 25 - 30kGy 降低至 15 - 20kGy，同时适当延长辐照时间，使制品在较低剂量下也能达到理想的灭菌效果，减少因高剂量辐照导致的黄变。此外，还可以采用分步辐照的方式，即将总辐照剂量分成几次进行辐照，每次辐照后让材料有一定的恢复时间，降低辐照损伤，减轻黄变。

（二）控制辐照环境

辐照环境的温度和湿度对 PC/ABS 的黄变也有影响。在低温、低湿的环境下进行辐照，能够减缓材料的化学反应速率，降低黄变的可能性。可将辐照设备设置在温度为 10 - 20℃、相对湿度低于 40% 的环境中进行灭菌操作。同时，保持辐照环境的清洁，避免杂质、氧气等对材料的影响，例如采用惰性气体（如氮气）对辐照区域进行吹扫，置换其中的空气，减少氧气与 PC/ABS 的接触，抑制氧化反应导致的黄变。

（三）改进成型工艺

PC/ABS 的成型工艺会影响材料内部的结构和应力分布，进而影响其在伽马射线灭菌时的黄变情况。优化注塑、挤出等成型工艺参数，如降低成型温度、调整冷却速度等，减少材料内部的残余应力。残余应力会使材料分子链处于不稳定状态，在辐照时更易发生反应导致黄变。通过适当降低成型温度，可减少分子链的降解和氧化；合理调整冷却速度，使制品内部结构更加均匀，提高材料的耐辐照性能。

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三、后期处理

（一）热处理

在伽马射线灭菌后，对 PC/ABS 制品进行适当的热处理，有助于消除辐照产生的自由基和内部应力，减轻黄变。将制品在一定温度下（如 60 - 80℃）进行热处理 2 - 4 小时，使材料内部的分子链重新排列，降低分子链的活性，减少自由基引发的后续反应。热处理过程中要注意控制温度和时间，避免因温度过高或时间过长导致材料性能下降。