تابش و پلیمرهای صنعتی

با پیشرفت صنعتی شدن، آلودگی یک مشکل اساسی برای بشریت است.در گرین درایو، یعنی عاری از آلودگی جهان، فناوری تشعشع جایگاه مهمی دارد.تشعشعات هسته ای در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی نفوذ کرده است.«پلیمریزاسیون»، «پیوند» و «سخت‌سازی»، فرآیندهای شیمیایی بسیار مهم در زمینه پلیمر، می‌توانند از طریق تکنیک‌های تشعشع انجام شوند.فناوری تابش به دلایلی بر سایر منابع انرژی متعارف ترجیح داده می شود، به عنوان مثال می توان واکنش های بزرگ و همچنین کیفیت محصول را کنترل کرد، صرفه جویی در انرژی و همچنین منابع، فرآیندهای پاک، اتوماسیون و صرفه جویی در منابع انسانی و غیره. همچنین یک روش استریل کردن خوب نسبت به سایر تکنیک های استریل کردن معمولی است.تابش پلیمرها را می توان در بخش های مختلف به کار برد.در این بررسی، توجه در درجه اول به چهار بخش، یعنی فناوری زیست پزشکی، نساجی، الکتریکی و غشایی متمرکز شده است.

از عصر سنگ و فلزات به عصر انرژی هسته ای و پلیمرها رسیده ایم.در واقع، ما در دنیای پلیمرها زندگی می کنیم.به همین دلیل است که دانشمندان و فناوران این دوره را «عصر پلیمری» نامیده‌اند.در هر مرحله از زندگی روزمره ما به چیزهایی برمی خوریم که ثمره تحقیقات پلیمری است.کاربرد روزافزون پلیمرها در زندگی روزمره طی چند دهه اخیر عموماً به عنوان یک موهبت آمیخته توسط دانشمندان و فناوران پذیرفته شده است.اگرچه از اواسط قرن گذشته شروع شد، اما کار در این زمینه از شیمی آنقدر سریع و کاربرد آنقدر مفید و همه کاره بوده است که تعداد سیستم های پلیمری بسیار زیاد است.

سه دهه گذشته همچنین شاهد ظهور تشعشعات هسته ای به عنوان منبع قدرتمند انرژی برای کاربردهای پردازش شیمیایی بوده است.بنابراین، می توان آن را در مناطق مختلف صنعتی اعمال کرد.این واقعیت که تشعشع می تواند واکنش های شیمیایی را آغاز کند یا میکروارگانیسم ها را از بین ببرد، منجر به استفاده گسترده از تابش برای فرآیندهای مختلف صنعتی شده است.تابش هسته ای یونیزه کننده است که در عبور از ماده، یون های مثبت، الکترون های آزاد، رادیکال های آزاد و مولکول های برانگیخته می دهد.جذب الکترون ها توسط مولکول ها نیز می تواند باعث ایجاد آنیون شود.بنابراین، طیف کاملی از گونه های واکنش پذیر در دسترس شیمیدان قرار می گیرد تا با آنها بازی کند.

فرآیندهای مبتنی بر تشعشع مزایای زیادی نسبت به سایر روش‌های مرسوم دارند.برای فرآیندهای شروع، تشعشع با شروع شیمیایی متفاوت است.در پردازش پرتو، هیچ کاتالیزور یا مواد افزودنی برای شروع واکنش مورد نیاز نیست.به طور کلی با تکنیک تابش، جذب انرژی توسط پلیمر ستون فقرات یک فرآیند رادیکال آزاد را آغاز می کند.با شروع شیمیایی، رادیکال‌های آزاد با تجزیه آغازگر به قطعاتی تولید می‌شوند که سپس به پلیمر پایه منتهی به رادیکال‌های آزاد حمله می‌کنند.ساکورادا [1] کارایی دو فرآیند را مقایسه کرد و تخمین زد که همان تعداد رادیکال های آغازگر در واحد زمان با دوز تشعشع 1 راد در ثانیه یا یک آغازگر شیمیایی، به عنوان مثال بنزوئیل پراکسید، در غلظت 01 مولار تولید می شود. .با این حال شروع شیمیایی توسط غلظت و خلوص آغازگرها محدود می شود.با این حال، در مورد پردازش پرتو، نرخ دوز تابش را می توان به طور گسترده ای تغییر داد و بنابراین واکنش را می توان بهتر کنترل کرد.برخلاف روش شروع شیمیایی، فرآیند ناشی از تشعشع نیز عاری از آلودگی است.شروع شیمیایی اغلب مشکلات ناشی از گرمای بیش از حد موضعی آغازگر را به همراه دارد.اما در فرآیند القای تشعشع، تشکیل مکان‌های رادیکال آزاد بر روی پلیمر وابسته به دما نیست، بلکه تنها به جذب تشعشعات پرانرژی نافذ توسط ماتریس پلیمری بستگی دارد، بنابراین، پردازش تابش مستقل از دما است یا در به عبارت دیگر، ممکن است بگوییم که این یک فرآیند انرژی صفر فعال برای شروع است.

از آنجایی که نیازی به کاتالیزور یا مواد افزودنی نیست، خلوص محصولات فرآوری شده را می توان حفظ کرد.با پردازش با پرتو، وزن مولکولی محصولات را می توان بهتر تنظیم کرد.تکنیک های تابش همچنین قابلیت شروع در بسترهای جامد را دارند.محصولات تمام شده همچنین می توانند با تکنیک تشعشع اصلاح شوند.

با این حال، انرژی تابش هسته ای گران است، اما در ایجاد واکنش های شیمیایی بسیار کارآمد است.هزینه واحد انرژی تابشی نصب شده بسیار بیشتر از انرژی گرمایی معمولی است.علیرغم این واقعیت، استفاده از انرژی تشعشعات هسته ای برتری و مقرون به صرفه بودن خود را در تعدادی از فرآیندهای شیمیایی نسبت به سایر اشکال انرژی مانند انرژی الکتریکی یا asheat ثابت کرده است.تکنیک های تشعشع از نظر توان دارای راندمان خوبی هستند و فقط نیاز به ایجاد فضای کوچکی دارند.

کاربرد تابش بر روی پلیمرها را می توان در بخش های مختلف صنعتی مانند زیست پزشکی، نساجی، برق، غشاء، سیمان، پوشش ها، کالاهای لاستیکی، لاستیک ها و چرخ ها، فوم، کفش، رول های چاپ، هوافضا و صنایع دارویی استفاده کرد.در این بررسی، توجه در درجه اول بر چهار بخش متمرکز شده است: فناوری های زیست پزشکی، نساجی، الکتریکی و غشایی.