Strahlung und industrielle Polymere

Mit fortschreitender Industrialisierung ist Umweltverschmutzung ein entscheidendes Problem für die Menschheit.Im Green Drive, das heißt, die Welt schadstofffrei zu machen, nimmt die Strahlungstechnologie eine wichtige Stellung ein.Nukleare Strahlung hat in vielen chemischen Prozessen Einzug gehalten.„Polymerisation“, „Pfropfen“ und „Härten“, alles wichtige chemische Prozesse im Polymerbereich, können durch Strahlungstechniken ablaufen.Die Strahlungstechnologie wird aus bestimmten Gründen gegenüber anderen herkömmlichen Energieressourcen bevorzugt, z. B. können große Reaktionen sowie die Produktqualität kontrolliert werden, wodurch sowohl Energie als auch Ressourcen eingespart werden, saubere Prozesse, Automatisierung und Einsparung von Personalressourcen usw. Abgesehen davon ist Strahlung auch eine gute Sterilisationstechnik im Vergleich zu anderen herkömmlichen Sterilisationstechniken.Ihre Bestrahlung von Polymeren kann in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden.In diesem Aufsatz konzentrierte sich die Aufmerksamkeit hauptsächlich auf vier Sektoren, nämlich Biomedizin, Textil-, Elektro- und Membrantechnologie.

Aus dem Zeitalter der Steine ​​und Metalle sind wir in das Zeitalter der Kernenergie und der Polymere gelangt.Tatsächlich leben wir in der Welt der Polymere.Aus diesem Grund bezeichnen Wissenschaftler und Techniker dieses Zeitalter als „Polymerzeitalter“.In jedem Schritt unseres täglichen Lebens stoßen wir auf Dinge, die das Ergebnis der Polymerforschung sind.Die in den letzten Jahrzehnten immer weiter zunehmende Anwendung von Polymeren im täglichen Leben wurde von Wissenschaftlern und Technikern allgemein als gemischter Segen anerkannt.Obwohl die Arbeiten auf diesem Gebiet der Chemie bereits in der Mitte des letzten Jahrhunderts begannen, verliefen die Arbeiten so schnell und die Anwendung so nützlich und vielseitig, dass die Zahl der Polymersysteme enorm ist.

In den letzten drei Jahrzehnten kam auch die nukleare Strahlung zu einer leistungsstarken Energiequelle für chemische Verarbeitungsanwendungen.Somit kann es in verschiedenen Industriebereichen eingesetzt werden.Die Tatsache, dass Strahlung chemische Reaktionen auslösen oder Mikroorganismen zerstören kann, hat zu einem großflächigen Einsatz von Strahlung für verschiedene industrielle Prozesse geführt.Kernstrahlung ist ionisierend und erzeugt beim Durchgang durch Materie positive Ionen, freie Elektronen, freie Radikale und angeregte Moleküle.Durch den Einfang von Elektronen durch Moleküle können auch Anionen entstehen.Somit steht dem Chemiker eine ganze Reihe reaktiver Spezies zur Verfügung, mit denen er spielen kann.

Strahlungsbasierte Verfahren haben gegenüber anderen herkömmlichen Methoden viele Vorteile.Bei den Initiierungsprozessen unterscheidet sich die Strahlung von der chemischen Initiierung.Bei der Strahlungsverarbeitung sind kein Katalysator oder Zusatzstoffe erforderlich, um die Reaktion auszulösen.Im Allgemeinen löst bei der Bestrahlungstechnik die Absorption von Energie durch das Rückgratpolymer einen Prozess freier Radikale aus.Bei der chemischen Initiierung entstehen freie Radikale durch die Zersetzung des Initiators in Fragmente, die dann das Basispolymer angreifen, was zu freien Radikalen führt.Sakurada [1] verglich die Effizienz der beiden Prozesse und schätzte, dass bei einer Strahlungsdosis von 1 rad/s oder bei Verwendung eines chemischen Initiators, z. B. Benzoylperoxid, in einer Konzentration von 0,01 M in einer Zeiteinheit die gleiche Anzahl an initiierenden Radikalen erzeugt wird .Die chemische Initiierung ist jedoch durch die Konzentration und Reinheit der Initiatoren begrenzt.Allerdings lässt sich bei der Strahlenbearbeitung die Dosisleistung der Strahlung stark variieren und so die Reaktion besser steuern.Im Gegensatz zur chemischen Initiierungsmethode ist auch der strahleninduzierte Prozess kontaminationsfrei.Bei der chemischen Initiierung kommt es häufig zu Problemen, die durch eine lokale Überhitzung des Initiators entstehen.Bei dem strahlungsinduzierten Prozess ist die Bildung freier Radikalstellen auf dem Polymer jedoch nicht von der Temperatur abhängig, sondern nur von der Absorption der eindringenden energiereichen Strahlung durch die Polymermatrix. Daher ist die Strahlungsverarbeitung temperaturunabhängig oder in Mit anderen Worten: Wir können sagen, dass es sich bei der Initiation um einen Prozess ohne Aktivierungsenergie handelt.

Da keine Katalysatoren oder Zusatzstoffe erforderlich sind, kann die Reinheit der verarbeiteten Produkte erhalten bleiben.Durch die Strahlenbearbeitung können die Molekulargewichte der Produkte besser reguliert werden.Strahlungstechniken können auch in festen Substraten initiiert werden.Die fertigen Produkte können auch durch die Strahlungstechnik modifiziert werden.

Kernstrahlungsenergie ist zwar teuer, aber sehr effizient bei der Auslösung chemischer Reaktionen.Die Stückkosten der installierten Strahlungsenergie sind viel höher als die konventioneller Wärme- oder Elektroenergie.Dennoch hat die Anwendung nuklearer Strahlungsenergie in einer Reihe chemischer Prozesse ihre Überlegenheit und Kosteneffizienz gegenüber anderen Energieformen wie Wärme oder elektrischer Energie bewiesen.Bestrahlungstechniken haben gute Wirkungsgrade hinsichtlich der Leistung und benötigen nur wenig Platz zum Aufstellen.

Die Anwendung von Strahlung auf Polymere kann in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt werden, z. B. in der Biomedizin-, Textil-, Elektro-, Membran-, Zement-, Beschichtungs-, Gummiwaren-, Reifen- und Räder-, Schaumstoff-, Schuh-, Druckwalzen-, Luft- und Raumfahrt- und Pharmaindustrie.In dieser Übersicht liegt der Schwerpunkt vor allem auf vier Sektoren: Biomedizin, Textil-, Elektro- und Membrantechnologie.