С развитием индустриализации загрязнение окружающей среды становится важнейшей проблемой для человечества.В «Зеленом» движении, т.е. в стремлении сделать мир свободным от загрязнения, радиационные технологии занимают важное место.Ядерная радиация проникла во многие химические процессы.«Полимеризация», «прививка» и «отверждение» — важнейшие химические процессы в области полимеров — могут происходить с помощью радиационных методов.Радиационная технология предпочтительнее других традиционных энергетических ресурсов по некоторым причинам, например, можно контролировать большие реакции, а также качество продукции, экономя энергию и ресурсы, чистые процессы, автоматизацию и экономию человеческих ресурсов и т. д. Помимо этого, радиация является также является хорошим методом стерилизации по сравнению с другими традиционными методами стерилизации.Облучение полимеров может найти применение в различных отраслях.В этом обзоре внимание сосредоточено в первую очередь на четырех секторах: биомедицинских, текстильных, электрических и мембранных технологиях.
Из эпохи камня и металлов мы перешли в эпоху ядерной энергетики и полимеров.Действительно, мы живем в мире полимеров.Именно поэтому ученые и технологи назвали эту эпоху «полимерным веком».На каждом этапе нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с вещами, которые являются плодами исследований полимеров.Постоянно расширяющееся применение полимеров в повседневной жизни за последние несколько десятилетий в целом было признано учеными и технологами неоднозначным благом.Хотя работа в этой области химии началась в середине прошлого столетия, она была настолько быстрой, а ее применение настолько полезным и универсальным, что число полимерных систем огромно.
Последние три десятилетия также стали свидетелями появления ядерного излучения как мощного источника энергии для химической обработки.Таким образом, его можно применять в различных отраслях промышленности.Тот факт, что радиация может инициировать химические реакции или уничтожать микроорганизмы, привел к широкомасштабному использованию радиации в различных промышленных процессах.Ядерное излучение является ионизирующим, которое при прохождении через вещество дает положительные ионы, свободные электроны, свободные радикалы и возбужденные молекулы.Захват электронов молекулами также может привести к образованию анионов.Таким образом, химику становится доступен целый ряд реакционноспособных веществ.
Радиационные процессы имеют много преимуществ по сравнению с другими традиционными методами.Радиационное инициирование отличается от химического инициирования.При радиационной обработке для инициирования реакции не требуется катализатор или добавки.Обычно при использовании радиационного метода поглощение энергии полимером основной цепи инициирует свободнорадикальный процесс.При химическом инициировании свободные радикалы образуются в результате разложения инициатора на фрагменты, которые затем атакуют базовый полимер, приводя к образованию свободных радикалов.Сакурада [1] сравнил эффективность двух процессов и подсчитал, что одинаковое количество инициирующих радикалов образуется в единицу времени при дозе облучения 1 рад/с или при использовании химического инициатора, например перекиси бензоила, в концентрации 0,01 М. .Однако химическое инициирование ограничено концентрацией и чистотой инициаторов.Однако в случае радиационной обработки мощность дозы излучения можно широко варьировать и, таким образом, можно лучше контролировать реакцию.В отличие от химического метода инициирования, радиационно-индуцированный процесс также свободен от загрязнений.При химическом инициировании часто возникают проблемы, связанные с локальным перегревом инициатора.Но в радиационно-индуцированном процессе образование свободнорадикальных центров на полимере не зависит от температуры, а зависит только от поглощения проникающего высокоэнергетического излучения полимерной матрицей. Поэтому радиационная обработка не зависит от температуры или, в другими словами, мы можем сказать, что это процесс инициации с нулевой энергией активации.
Поскольку катализатор или добавки не требуются, можно поддерживать чистоту перерабатываемых продуктов.Благодаря радиационной обработке молекулярный вес продуктов можно лучше регулировать.Радиационные методы также имеют возможность инициирования в твердых подложках.Готовые изделия также можно модифицировать радиационным методом.
Энергия ядерного излучения, однако, дорогая, хотя и очень эффективна для проведения химических реакций.Удельная стоимость установленной радиационной энергии намного выше, чем стоимость традиционной тепловой или электрической энергии.Несмотря на это, применение ядерной радиационной энергии доказало свое превосходство и экономическую эффективность в ряде химических процессов по сравнению с другими видами энергии, такими как тепловая или электрическая энергия.Радиационные методы имеют хорошую эффективность с точки зрения мощности и требуют лишь небольшого пространства для установки.
Применение радиации к полимерам может применяться в различных отраслях промышленности, т.е. в биомедицинской, текстильной, электротехнической, мембранной, цементной, покрытиях, резиновых изделиях, шинах и колесах, пеноматериалах, обуви, печатных рулонах, аэрокосмической и фармацевтической промышленности.В данном обзоре внимание сосредоточено прежде всего на четырех секторах: биомедицинских, текстильных, электрических и мембранных технологиях.
Время публикации: 12 марта 2020 г.