تابش و پلیمرهای صنعتی انواع واکنش های درگیر

واکنش‌های آغاز شده با تشعشع را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: (1) پیوند عرضی و بریدگی و (2) پیوند و پخت.

اتصال عرضی تشکیل پیوند بین مولکولی زنجیره های پلیمری است.درجه اتصال عرضی با دوز تابش متناسب است.این نیازی به گروه بندی غیر اشباع یا دیگر گروه های واکنشی ندارد.با برخی استثناها (مانند پلیمرهای حاوی آروماتیک)، با ساختار شیمیایی تفاوت زیادی ندارد.با دما تفاوت زیادی ندارد.اگرچه مکانیسم اتصال متقابل توسط تشعشع از زمان کشف اولیه مورد مطالعه قرار گرفته است، هنوز توافق گسترده ای در مورد ماهیت دقیق آن وجود ندارد.مکانیسم اتصال عرضی به طور کلی با پلیمرهای مربوطه متفاوت است.مکانیسم پذیرفته شده جهانی شامل بریدن یک پیوند C-H بر روی یک زنجیره پلیمری برای تشکیل اتم هیدروژن و به دنبال آن انتزاع اتم هیدروژن دوم از زنجیره همسایه برای تولید هیدروژن مولکولی است.سپس دو رادیکال پلیمری مجاور با هم ترکیب می شوند تا یک اتصال عرضی ایجاد کنند. اثر کلی اتصال عرضی این است که جرم مولکولی پلیمر به طور پیوسته با دوز تابش افزایش می یابد و منجر به زنجیره های منشعب می شود تا زمانی که هر زنجیره پلیمری به هم متصل می شود، در نهایت یک شبکه پلیمری سه بعدی تشکیل می شود. به زنجیره ای دیگر

در مقابل، بریدگی فرآیند مخالف اتصال عرضی است که در آن پاره شدن پیوندهای C-C رخ می دهد.اتصال عرضی میانگین وزن مولکولی را افزایش می دهد در حالی که فرآیند دوم آن را کاهش می دهد.اگر انرژی تابش زیاد باشد، شکستن زنجیره از طریق شکاف پیوند C-C اتفاق می‌افتد.با این حال، در محیط محلول هوادهی، روش مکانیکی بریدگی از طریق روشی غیرمستقیم انجام می شود.رادیکال‌های آزاد پلیمری توسط رادیکال‌های بدون حلال تولید می‌شوند که قبلاً توسط تابش تشکیل شده‌اند. افزودن اکسیژن به رادیکال‌های آزاد پلیمری گونه‌های پراکسی را تشکیل می‌دهد که در موقعیت تجزیه مولکول‌های کوچک‌تری را تشکیل می‌دهند.تخریب اکسیداتیو پلیمرها به حلال مورد استفاده در سیستم بستگی دارد.در واقع، تخریب پلیمر با اکسیداسیون حلال رقابت می کند.

پیوند روشی است که در آن مونومرها به صورت جانبی به زنجیره پلیمری وارد می‌شوند، جایی که تثبیت، پلیمریزاسیون سریع یک مخلوط مونومر الیگومر برای تشکیل یک پوشش است که اساساً توسط نیروهای فیزیکی به بستر پیوند می‌خورد.در ساده‌ترین شکل، چنین روش‌هایی شامل سیستم‌های ناهمگن می‌شوند، زیرلایه یک لایه، الیاف یا حتی پودر، با مونومر به‌صورت مایع، بخار یا محلول است.رابطه نزدیکی بین پیوند و درمان وجود دارد اگرچه تفاوت های خاصی وجود دارد.در واقع هیچ محدودیت زمانی برای فرآیند پیوند وجود ندارد.ممکن است چند دقیقه، ساعت یا حتی روزها طول بکشد، در حالی که پخت یک فرآیند معمولاً بسیار سریع است که در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد.در پیوند، پیوندهای کووالانسی C-C تشکیل می شود در حالی که در پخت، پیوند معمولاً شامل نیروهای پراکندگی ضعیف تروان دروالس یا لندن می شود.پیوند واندروالس در فواصل جایی که همپوشانی یا تبادل کمی وجود دارد یا اصلاً وجود ندارد و عموماً با انرژی های کوچکتر همراه است عمل می کند.با این حال، پیوند کووالانسی در فواصل بین هسته‌ای کوچک مؤثر است و با همپوشانی الکترون، تبادل و در نتیجه انرژی‌های بالاتر همراه است.یکی دیگر از جنبه های مهم واکنش های پخت این امکان است که پیوند همزمان با عمل آوری رخ دهد که منجر به بهبود خواص محصول نهایی، به ویژه در چسبندگی و انعطاف پذیری شود.

پیوند به سه روش مختلف انجام می شود: (الف) قبل از تابش.(ب) پراکسیداسیون و (ج) روش تابش متقابل.در روش پیش تابش، اولین ستون فقرات پلیمری در خلاء یا در حضور یک گاز بی اثر تابش می شود تا رادیکال های آزاد تشکیل شود.سپس بستر پلیمری تابیده شده با مونومر که مایع یا بخار یا به صورت محلول در یک حلال مناسب است، تصفیه می شود.اما در روش پیوند پراکسیداسیون، پلیمر تنه در مجاورت هوا یا اکسیژن تحت تابش پرانرژی قرار می گیرد.نتیجه تشکیل هیدروپراکسیدها یا دی پراکسیدها بسته به ماهیت ستون فقرات پلیمری و شرایط تابش است.محصولات پراکسی، که پایدار هستند، سپس با مونومر در دمای بالاتر تیمار می‌شوند، از این رو پراکسیدها تحت فرآیندهای تجزیه قرار می‌گیرند، که سپس پیوند را آغاز می‌کند.مزیت این روش این است که محصولات پراکسی میانی را می توان برای مدت طولانی قبل از انجام مرحله پیوند نگهداری کرد.از سوی دیگر، با تکنیک تابش متقابل، پلیمر و مونومرها به طور همزمان تحت تابش قرار می گیرند تا رادیکال های آزاد را تشکیل دهند و در نتیجه افزودن اتفاق می افتد.از آنجایی که مونومرها در تکنیک پیش تابش در معرض تابش قرار نمی گیرند، مزیت بارز آن روش این است که نسبتاً عاری از مشکل تشکیل هموپلیمر است که با تکنیک همزمان رخ می دهد.با این حال، نقطه ضعف قطعی تکنیک پیش تابش، بریدگی پلیمر پایه به دلیل تابش مستقیم آن است، که عمدتاً باعث تشکیل کوپلیمرهای بلوکی به جای کوپلیمرهای پیوندی می شود.