קרינה ופולימרים תעשייתיים

עם התקדמות התיעוש, זיהום הוא בעיה מכרעת עבור האנושות.ב-Green drive, כלומר להפוך את העולם ללא זיהום, טכנולוגיית הקרינה תופסת עמדה חשובה.קרינה גרעינית הפכה את חלקה לתהליכים כימיים רבים."פולימריזציה", "השתלה" ו"ריפוי", תהליכים כימיים חשובים ביותר בתחום הפולימרים, יכולים להתקדם באמצעות טכניקות קרינה.טכנולוגיית הקרינה מועדפת על פני משאבי האנרגיה הקונבנציונליים האחרים מסיבות מסוימות, למשל ניתן לשלוט בתגובות גדולות כמו גם באיכות המוצר, חיסכון באנרגיה כמו גם במשאבים, תהליכים נקיים, אוטומציה וחיסכון במשאבי אנוש וכו'. מלבד זאת, קרינה היא גם טכניקת עיקור טובה על פני טכניקות עיקור קונבנציונליות אחרות.ניתן ליישם את הקרנת הפולימרים במגזרים שונים.בסקירה זו, תשומת הלב התמקדה בעיקר בארבעה מגזרים, כלומר טכנולוגיה ביו-רפואית, טקסטיל, חשמל וממברנות.

מעידן האבן והמתכות, הגענו לעידן האנרגיה הגרעינית והפולימרים.אכן, אנו חיים בעולם הפולימרים.זו הסיבה שמדענים וטכנולוגים כינו עידן זה "העידן הפולימרי".בכל שלב בחיי היומיום שלנו, אנו נתקלים בדברים, שהם הפירות של מחקר פולימרי.היישום ההולך ומתרחב של פולימרים בחיי היומיום בעשורים האחרונים זכה בדרך כלל להכרה כברכה מעורבת על ידי מדענים וטכנולוגים.למרות שהחלה באמצע המאה הקודמת, העבודה בתחום הכימיה הזו הייתה כה מהירה והיישום כה שימושי ורב-תכליתי, עד שמספר המערכות הפולימריות הוא עצום.

שלושת העשורים האחרונים היו עדים גם להופעתה של קרינה גרעינית כמקור אנרגיה רב עוצמה ליישומי עיבוד כימי.לפיכך, ניתן ליישם אותו באזורי תעשייה שונים.העובדה שקרינה יכולה ליזום תגובות כימיות או להרוס מיקרואורגניזמים הובילה לשימוש בקנה מידה גדול בקרינה לתהליכים תעשייתיים שונים.קרינה גרעינית היא מייננת, אשר במעבר דרך החומר נותנת יונים חיוביים, אלקטרונים חופשיים, רדיקלים חופשיים ומולקולות נרגשות.לכידת מולקולות אלקטרונים יכולה גם להוליד אניונים.לפיכך, מגוון שלם של מינים תגובתיים הופך זמין עבור הכימאי לשחק איתם.

לתהליכים מבוססי קרינה יתרונות רבים על פני שיטות קונבנציונליות אחרות.עבור תהליכי ייזום, קרינה שונה מהתחלה כימית.בעיבוד קרינה, לא נדרשים זרז או תוספים כדי ליזום את התגובה.בדרך כלל עם טכניקת הקרינה, ספיגת אנרגיה על ידי פולימר עמוד השדרה מתחילה תהליך רדיקלי חופשי.עם חניכה כימית, רדיקלים חופשיים מובאים על ידי פירוק היוזם לשברים אשר תוקפים את הפולימר הבסיסי המוביל לרדיקלים חופשיים.סאקורדה [1] השוותה את היעילות של שני התהליכים והעריכה שמספר הרדיקלים המתחילים מיוצר ביחידת זמן עם מנת קרינה של 1 ראד/שנייה או נעשה שימוש בגורם כימי, למשל בנזואיל פרוקסיד, בריכוז של.01 M .ייזום כימי מוגבל עם זאת על ידי הריכוז והטוהר של היוזמים.עם זאת, במקרה של עיבוד קרינה, קצב המינון של הקרינה יכול להשתנות באופן נרחב וכך ניתן לשלוט טוב יותר על התגובה.שלא כמו שיטת ההתחלה הכימית, התהליך המושרה מקרינה גם נקי מזיהום.אינזציה כימית מביאה לעיתים קרובות לבעיות הנובעות מהתחממות יתר מקומית של היוזם.אבל בתהליך המושרה מקרינה, היווצרות אתרי רדיקלים חופשיים על הפולימר אינה תלויה בטמפרטורה אלא תלויה רק ​​בספיגת הקרינה החודרת באנרגיה גבוהה על ידי מטריצת הפולימר. לכן, עיבוד הקרינה אינו תלוי בטמפרטורה או, ב. במילים אחרות, אנו יכולים לומר שזהו תהליך אנרגית אפס הפעלה להתחלה.

מכיוון שלא נדרשים זרז או תוספים, ניתן לשמור על טוהר המוצרים המעובדים.עיבוד עם קרינה, ניתן לווסת טוב יותר את המשקל המולקולרי של המוצרים.לטכניקות קרינה יש גם את יכולת ההתחלה במצעים מוצקים.המוצרים המוגמרים יכולים גם להשתנות על ידי טכניקת הקרינה.

אנרגיית קרינה גרעינית, לעומת זאת, יקרה אם כי יעילה מאוד ביצירת תגובות כימיות.עלות היחידה של אנרגיית קרינה מותקנת גבוהה בהרבה מזו של אנרגיית חום או חשמלית קונבנציונלית.למרות עובדה זו, היישום של אנרגיית קרינה גרעינית הוכיח את עליונותה ואת יעילותה במספר תהליכים כימיים על פני זו של צורות אחרות של אנרגיה כגון חום או אנרגיה חשמלית.לטכניקות קרינה יש יעילות טובה ביחס להספק וצריך רק שטח קטן שיוקם.

יישום קרינה על פולימרים יכול להיות מועסק במגזרים תעשייתיים שונים, כלומר ביו-רפואי, טקסטיל, חשמל, ממברנה, מלט, ציפויים, מוצרי גומי, צמיגים וגלגלים, קצף, הנעלה, גלילי דפוס, תעשיות תעופה וחלל ופרמצבטיות.בסקירה זו, תשומת הלב מתמקדת בעיקר בארבעה מגזרים: ביו-רפואה, טקסטיל, חשמל וטכנולוגיות ממברנות.