ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Действие микроорганизмов на битумные материалы. Р. В. Трекслер из "Битумные материалы" Действие излучения на битумные материалы изучено значительно хуже, чем основные процессы, протекающие при облучении простых органических соединений. Работы Матесона [10] и Свеллоу [11] содержат полный обзор химических реакций, протекающих в простых и сложных органических соединениях под действием облучения. Изменения в технических материалах под действием облучения рассматриваются в работе Болта и Кэррола (121. [c.155] Корпускулярное излучение состоит из незаряженных нейтронов и заряженных частиц, например, электронов, протонов и а-частиц. Обычным источником получения нейтронов является ядерный реактор. Заряженные частицы могут образоваться при ядерных реакциях (включая радиоактивный распад) или в электроускорителях. [c.156] У незаряженных нейтронов не может быть электрического взаимодействия они останавливаются при столкновении с ядром подобно биллиардным щарам. Бомбардируемые атомы отскакивают со скоростью, достаточной для потери орбитальных электронов, и прохо-. дят через поглотитель в виде тяжелых заряженных частиц. Нейтроны могут быть также остановлены в результате поглощения атомными ядрами с сбразсванием новых, обычно радиоактивных, изотопов, но при облучении этот процесс, как правило, не имеет большого значения. Таким образом, все типы ионизирующего излучения приводят к образованию заряженных частиц большой энергии, которые в конечном итоге теряют ее, образуя ионизированные и возбужденные атомы или молекулы. Конечный результат такой ионизации и возбуждения зависит от природы химических связей в облученном материале. [c.157] В органических веществах химическая связь осуществляется через общие электронные орбиты или парные электроны таким образом, ионизация и возбуждение с высокой степенью вероятности приводят к разрыву этих связей. Следовательно, для разрушения химических связей органических материалов эффективны все виды ионизирующего излучения. [c.158] СНз- + СНзСН=СНг- СН3—СН-СН. [c.159] Возможен также перенос заряда ионизированной молекулой к другой молекуле с более низким потенциалом-ионизации. Таким образом, для смесей может быть характерна определенная избира-. тельность реакций. Кроме многих предложенных механизмов реакции, есть процессы, при которых возбужденные молекулы беч распада теряют свою избыточную энергию. Хорошо известна флуоресценция — превращение молекулярной энергии в видимое излучение Известен также процесс гашения — постепенное рассеивание энергии путем ее передачи ближайшим молекулам при столкновениях, происходящих в результате теплового движения или каким-либо другим путем. На этих процессах переноса энергии основан механизм защиты от излучения, благодаря которой влияние излучения на чувствительные материалы может быть уменьшено. Другой метод, усиливающий такую защиту, основан на изучении реакций радикалов, часть которых может проходить через многие стадии цепного механизма, например, реакции (2) и (4), Если имеются компоненты, склонные вступать в реакцию со свободными радикалами, то интенсивность излучения может быть уменьшена. К таким акцепторам радикалов относятся иод, ненасыщенные соединения, окиси азота, амины и кислород. [c.159] Влияние излучения на углеводороды и родственные им продукты. [c.160] Основным продуктом, появляющимся в результате облучения насыщенных углеводородов, является водород. Выход водорода при облучении газообразных и жидких продуктов различен, но здесь реакции продуктов в газообразном состоянии не рассматриваются. Выход водорода при облучении жидких продуктов — н-гексана (СбН1,), н-гептана (С-Нхв) и н-октана (СдН ) — равен приблизительно 5 молекулам на каждые 100 эВ, поглощенные образцом. Другими газообразными продуктами являются насыщенные и ненасыщенные низкомолекулярные углеводороды, причем выход каждой из этих групп углеводородов несколько меньше 0,1 выхода водорода. [c.160] Основными жидкими продуктами облучения гексана являются димеры, образовавшиеся в результате соединения двух молекул исходного гексана. Выход продуктов С], равен двум молекулам на 100 эВ. Другим продуктом является гексен, образовавшийся при потере водорода исходным гексаном его выход 0,2 молекулы на 100 эВ. Промежуточные продукты между гексаном и С,2 образуются присоединением осколков молекул к исходному гексану выход их достигает 0,2—0,5 молекулы на 100 эВ. [c.160] При облучении циклогексана, компонента нафтеновой фракции нефти, характер распределения продуктов другой. Выходы водорода и компонентов С12 почти такие же, как у н-гексана, но ненасыщенного продукта получается около 2,4 или в 10 раз больше, чем из н-гексана. Более того, очень незначителен выход продуктов от С2 до С,5 и от С. до Сц, т. е. компонентов, полученных в результате расщепления молекул исходного компонента непосредственно или в результате вторичных процессов. [c.160] При обсуждении процессов, возникающих под действием излучения, в качестве примеров брались жидкости и протекающие в них реакции. Поведение твердых углеводородов качественно аналогично поведению жидких. Процессы, зависящие от подвижности реагирующих звеньев молекул любого размера, будут замедляться в твердых углеводородах. Однако реакции атома водорода и одностадийные молекулярные процессы будут происходить примерно с такой же скоростью, как и в жидкостях. [c.161] Реакции присоединения с образованием поперечных связей (структурирование) имеют особенно важное значение, так как некоторые механические свойства мягких пластиков и резин зависят от расстояния между поперечными связями. Скорость структурирования в отсутствие кислорода — около 2 поперечных связей на 100 поглощенных эВ. [c.162] Скорость выделения водорода при облучении составляет 0,01 скорости выделения его из полиэтилена в то время, как степень образования поперечных связей у полистирола приблизительно в 30 раз меньше, чем у полиэтилена. [c.162] Выход водорода такой же, как у полиэтилена — от 3 до 5 молекул на 100 поглощенных эВ. У низших спиртов с нормальной цепью выход альдегида колеблется от 1,5 до 2.5 молекул на 100 эВ, а выход гликоля обычно несколько больше половины выхода альдегида. [c.162] Могут также представлять интерес такие кислородсодержащие соединения, как карбоновые кислоты и сложные эфиры. В кислотах разрушается главным образом связь с карбоксильной группой при этом выделяется от 2 до 4 молекул СО на 100 эВ (для низших кислот). Кроме того, образуется вода, насыщенные углеводороды и водород. Сложные эфиры при облучении распадаются иначе. Основными продуктами обычно являются исходная кислота и СО их выходы равны приблизительно 1 молекуле на 100 эВ, выход СО2 и Нз примерно вдвое меньше. [c.162] Действие излучения на азотистые соединения в чистом виде изучено недостаточно, поэтому общих выводов сделать нельзя. Однако имеются предположения, что для разрушения одной молекулы материал должен поглотить от 10 до 20 эВ. Скорость деетруктши этих соединений незначительно отличается от скорости деструкции насыщенных углеводородов. Можно ожидать также, что чем большая доля молекулы представлена ее углеводородной частью, тем ближе будет поведение сложных молекул к поведению чистого углеводорода при облучении. [c.163] Влияние наполнителей и других добавок. Наполнители вводят в органические материалы для экономии, а также для придания им механической прочности. Наполнитель может быть инертным, например измельченный камень в асфальте, или он может быть связан физико-химическими силами с органической частью системы, как например при укреплении резиновой смеси сажей. Очевидно, инертный минеральный наполнитель при облучении бр ганичёского материала будет уменьшать действие излучения на систему в целом. Механические свойства минеральных материалов под действием излучения изменяются медленно поэтому наполнитель играет роль инертной структурной части системы. Однако такое простое объяснение может оказаться неверным, поскольку линейный коэффициент поглощения у минеральных наполнителей больше, чем у углеводородов. Более того, важные механические свойства наполненных образцов могут зависеть от чувствительности к облучению углеводородной части, причем действие облучения на углеводородную часть в наполненном образце может оказаться иным, чем в отсутствие наполнителя. [c.163] С другой стороны, следует полагать, что целлюлозные наполнители не должны повышать сопротивление действию излучения у большинства органических систем. Кислородсодержащие органические вещества относительно чувствительны к излучению, и пластики с целлюлозными наполнителями разрушаются быстрее, чем не-наполненные смеси. Влияние химически активных наполнителей типа коллоидной сажи и в некоторых случаях стекловолокна лред-сказать трудно. Было замечено, что саженаполненные резиновые смеси более устойчивы к действию радиации, чем ненаполненные. Стекловолокно обычно действует как инертный поглотитель энергии излучения. [c.163] Вернуться к основной статье