پرتوفرآوری پلیمرها
در این قسمت به بررسی پرتوفرآوری پلیمرها می پردازیم:
تابش پرتوهای یونساز بر مواد پلیمری منجر به ایجاد واکنش و تشکیل یون و رادیکال آزاد شده و متعاقب آن تغییراتی در ساختار شیمیایی آن بوجود می آید. بدلیل جرم مولکولی زیاد پلیمرها هر تغییر شیمیایی کوچکی که در زنجیره مولکولی آن شود می تواند تاثیر عمده ای بر رفتار پلیمر داشته باشد. این تاثیر روی خواص نهایی فیزیکی-مکانیکی و حتی بیولوژیکی آن مشاهده می شود.
از قدیمی ترین فرآیندهای پرتویی پلیمرها در صنعت، استریلیزاسیون محصولات پزشکی است. پرتوها کاربردهای دیگری را نیز در زمینه پزشکی به خود اختصاص داده اند که از آن جمله می توان تحقیق روی تهیه مواد سازگار با خون و بافت نام برد.
از آنجایی که پرتوهای یونساز قادرند واکنش های شیمیایی را در هر درجه حرارتی در فاز جامد، مایع یا گاز بدون نیاز به کاتالیزور ایجاد نمایند، لذا امروزه به عنوان روشی شناخته شده برای اصلاح پلیمرها مورد استفاده بوده و غالبا به منظور پلیمریزاسیون، پایدارسازی، شبکه ای نمودن، پیوندزنی، تهیه آلیاژها و کامپوزیتها بکار گرفته می شوند. واکنش شبکه ای نمودن گسترش یافته و کاربردهای زیادی در صنایع مختلف پیدا کرده است، به صورتی که در تهیه عایق سیم و کابل، پلیمرهای قابل انقباض حرارتی، محصولات با مقاومت حرارتی و مکانیکی بالا از این روش استفاده شده است. به علاوه اخیرا نوماتا تحقیقات جالبی را در مورد شبکه ای نمودن آمیزه های حاوی ضایعات پلاستیکی توسط پرتو گاما گزارش نموده است که به منظور افزایش استحکام این مواد و استفاده بیشتر از مواد پلیمری بازیافتی کاربرد دارد.
از زمینه های جدید پرتوفرآوری پلیمرها می توان به پرتودهی آلیاژهای پلیمری اشاره نمود که به منظور تثبیت مورفولوژی آلیاژ یا سازگاری بیشتر بین دو جزء آلیاژ(فصل مشترک) بکار گرفته می شود و به نظر می رسد این زمینه دارای پتانسیل بالایی جهت ایفای نقش عمده تجاری در قرن بیستم ویکم باشد.
در واقع این عمل شامل فرآیندی است که طی آن مولکول های نسبتا ساده برای تشکیل واحدهایی با وزن مولکولی بالا و با خواص فیزیکی مورد نظر به یکدیگر می پیوندند. از آن جمله می توان پلی اتیلن را نام برد. تابش پرتوها باعث شکست پیوندهای شیمیایی شده و تشکیل رادیکال های آزاد باعث پیوند مونومر می شوند.
از پلیمریزاسیون تابشی ممکن است برای تولید محصولاتی استفاده شود که به واسطه روشهای ترکیبی کلاسیک مانند، جوش دادن، تحت فشار قرار دادن و یا فرآیندهای فتوشیمیایی و الکتروشیمیایی، نمی توان بدان دست یافت. پلیمرهایی که بدین طریق بدست آمده باشند، مقاومت زیادی در برابر حرارت و مواد شیمیایی از خود نشان می دهند.
از دیگر تکنولوژی های مربوط ، می توان پلیمریزاسیون قلمه ای(پیوندی) را نام برد که شامل زنجیرهای پلیمری است که از دو نوع متفاوت مونومر تشکیل شده است. این عمل باعث تولید موادی با خصوصیات ویژه ای می شود که از این مواد می توان فیلم های بسیار بهم چسبیده و فشرده و یا رشته ها و بافتنی هایی با خصوصیات مقاوم در برابر چروک، آب رفتگی و گرما، پایداری رنگ، شستشو پذیری یا خواص غیر مانا را نام برد. روش های صنعتی پرتودهی مونومرها روی فیلم ها و فیبرها به منظور پیوند زدن عبارتند از: روش پیش پرتودهی، روش پراکسیداسیون و روش پرتودهی همزمان.
کراسلینک کردن
در اثر پرتودهی با انرژِی زیاد عوامل کراسلینک کننده(شبکه ای کننده) که معمولا اتم های هیدروژن هستند از زنجیره های مجاور جدا شده و بین دو مکان رادیکال آزاد متمرکز شده روی کربن، پیوند حاصل می شود که این پیوند می تواند داخل زنجیری یا بین زنجیری باشد. پرتودهی مواد پلیمری کامل، باعث آغاز دو روند رقابتی به شرح زیر می شود:
اتصال اتم ها در مولکول و فرسایش.
زنجیرهای خطی مولکولی از طریق شاخه های اضافی می توانند به یکدیگر اتصال یابند و منجر به اتصال فضایی و تشکیل پلیمری با شبکه سه بعدی با خصوصیات کاملا متفاوت از ترکیب همانند دو بعدی خود شوند. فرآیند اتصال اتم ها به مولکول در تهیه فیلم های حساس در برابر گرما برای بسته بندی و همچنین ساختن ابزاری برای صنعت برق و گاز، مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهمترین کاربردهای این قسمت عمل ایزوله کردن سیم ها و کابل ها جهت داشتن مقاومت مکانیکی بالا و ظرفیت زیاد برای تحمل فشارهای گرمایی است. از طریق پرتوفرآوری، شخص می تواند ضخامت پوشش سیم و در نتیجه حجم سیم کشی برای سیستمهای کنترلی پیچیده و تجهیزات مخابراتی را کاهش دهد.
اتصال اتم ها در مولکول مواد لاستیک مانند کش دار ولکانیزاسیون(جوش دادن و محکم سازی لاستیک به مواد شیمیایی یا جوش برقی) اطلاق می شود که در صنایع تایرسازی و برای تهیه پلاستیک استفاده می شود. در تمامی این کاربردها، پرتوفرآوری از نظر هزینه در مقایسه با روش های متعارف کاملا رقابتی است در موارد مخصوصی که به کار گیری این فرآیند جدید به مراقبت از نظر محافظ گذاری و امنیت محل پرتوفرآوری نیاز دارد، این تفاوت ناشی از قیمت پایین مصرف انرژی می تواند صرف هزینه های فوق شود.
گردآوری: مژده اصولی
تنظیم برای تبیان: محسن مرادی