ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение ионизирующих излучений в технологии полимеров из "Радиационная модификация полимерных материалов" Исследование действия ионизирующих излучений на полимеры является одним из наиболее важных разделов радиационной химии. Обширный материал по этому вопросу обобщен в ряде обзорных статей [16, 71, 81], сборников 155, 223, 230] и монографий [27, 56, 66, 70, 118, 254, 265, 273, 308, 3381. [c.5] В современных условиях большой интерес представляет изыскание пластических масс и эластомеров, устойчивых к действию ионизирующих излучений. Такие материалы необходимы для ядерной энергетики и ракетостроения. Определение радиационной стойкости полимерных материалов и разработка способов ее повышения являются обязательными этапами исследований по созданию образцов новой техники в указанных областях [254, 334, 438]. [c.5] В последние годы было установлено, что под действием ионизирующих излучений могут протекать реакции синтеза и модификации полимеров. Для оценки практического значения работ в этом направлении целесообразно рассмотреть материалы, имеющиеся в патентной литературе, а также данные о применении радиационно-химических методов в промышленности. [c.5] Анализ патентной литературы показывает, что разработка методов использования ионизирующих излучений для синтеза и модификации полимеров в настоящее время занимает ведущее место в прикладной радиационной химии. Так, в США, Англии и Японии около 70% от общего числа патентов в области радиационной химии было выдано на способы применения ионизирующих излучений для получения и модификации полимеров. Примерно в 15% патентов описываются радиационные методы получения исходных продуктов для их синтеза. [c.5] Количество таких патентов быстро возрастает. Так, если с 1929 до 1961 г. в США и Англии на радиационные методы получения и модификации полимеров было выдано. [c.5] По содержанию патенты в области радиационной химии полимеров можно разбить на четыре группы. К первой группе относятся патенты на способы применения ионизирующих излучений для полимеризации различных мономеров. Из приведенных в этих патентах данных следует, что радиационная полимеризация в ряде случаев может осуществляться при комнатной и более низких температурах. В мономеры не требуется вводить каких-либо реагентов, инициирующих или ускоряющих процесс полимеризации, вследствие чего полимеры цолучаются в очень чистом виде. Скорость и степень полимеризации могут регулироваться путем изменения параметров излучения и величины дозы. Применяя различные виды излучения и располагая соответствующим образом объект по отношению к источнику излучения, можно обеспечить равномерное протекание процесса полимеризации в заданном объеме. При использовании радиационных методов получаются продукты, которые по величине молекулярного веса, степени ненасыщенности и т. п. отличаются, как правило, от веществ, синтезируемых по обычной технологии. Кроме того, радиационным способом можно синтезировать такие полимеры, которые не удается получить другими методами. [c.6] К третьей группе следует отнести патенты на радиационные способы получения сшитых полимеров. Согласно данным, приведенным в этих патентах, воздействие радиации приводит к сшиванию молекул многих полимеров. В одних случаях это достигается путем облучения полимера (например, полиэтилена) без каких-либо добавок, в других — в результате действия радиации на полимеры, содержащие н ольшие количества полифункциональных мономеров или аналогичных им веществ. [c.7] Наконец, к четвертой группе относятся патенты на способы наиболее эффективного использования энергии излучения при осуществлении радиационно-химических процессов в полимерных системах. Запатентовано много различных устройств и приспособлений, ускоряющих процесс радиационной обработки полимерных и некоторых других материалов. Следует отметить, что особенно много патентов, относящихся к этой группе, было выдано за последние два-три года. [c.7] Многие радиационно-химические методы, описанные в соответствующих патентах, уже осуществлены в промышленных масштабах или находятся в стадии проверки на полупроизводственных установках. Это относится, в первую очередь, к способам применения ионизирующих излучений для получения и модификации полимеров. [c.7] В США [436] и Англии [309, 410] еще в середине 50-х годов было налажено производство сшитого радиационным способом полиэтилена, обладающего по сравнению с исходным продуктом рядом новых свойств, в частности, отсутствием текучести при температупах до 260—280° С, повышенной устойчивостью к действию растворителей, способностью давать значительную усадку после соответствующей обработки. Несколько позднее процесс радиационного сшивания полиэтилена был осуществлен в промышленных масштабах также в Японии [348, 354]. В настоящее время в США, Англии и Японии из облученного полиэтилена изготовляется обширный ассортимент изделий ленты, пленки, изоляция проводов, трубки различного диаметра, отливки и т. п. Масштабы производства облученного полиэтилена уже достигли значительных размеров. Так, в США в 1964 г. только облученной полиэтиленовой пленки. [c.7] С начала 60-х годов в QUA и Японии производятся облученные полимерные материалы на основе поливинилхлорида [322, 429] и поливинилацеталей [357]. Облученный поливинилхлорид, как и сшитый радиационным методом полиэтилен, существенно отличается от исходного продукта. Его можно использовать при повышенных температурах, а также для создания герметичных уплотнений. Обладая несколько худшими электрическими характеристиками и большим водопоглощением, чем сшитый радиационным способом полиэтилен, облученный материал на основе поливинилхлорида более эластичен. [c.8] В США производство бромистого этила уже длительное время осуществляется только радиационным методом [233, 357]. На одной малогабаритной радиационной установке, размещенной в действующем цехе, изготавливалось в год 800 т бромистого этила, что в 1963 г. полностью удовлетворяло потребности США в этом продукте [233]. [c.8] В 1967 г. в СССР была введена в эксплуатацию промышленная радиационная установка для сульфохлорирования парафиновых углеводородов (синтина, мягких парафинов) с целью получения моносульфохлорида — промышленного продукта для производства синтетического детергента сульфоната , который применяется в качестве эффективного эмульгатора в процессах полимеризации, а также моющего средства [246]. Установка размещена непосредственнно в цехе химического производства. Радиационный метод позволяет снизить себестоимость продукции и значительно упростить технологическую схему производства. Он исключает ряд вспомогательных операций, необходимых при существующем фотохимическом методе. Значительно упрощается регулирование процесса. Экономический расчет показывает, что внедрение в производство радиационного метода получения моносульфохлорида даст экономию 200 тыс. руб. в год на один аппарат. [c.8] Уже доведен до стадии внедрения в промышленность радиационный метод изготовления стеклопластиков [301]. В условиях опытного завода радиационным методом с использованием ускорителей электронов были получены изделия из стеклопластиков на основе полиэфирных смол как в виде листов размером 5400 х 1200 мм, так и в виде труб, прутков и т. п. Стеклопластики, полученные радиационным методом, обладают значительно лучшими электрическими свойствами, меньшим водопоглощением и большей химической стойкостью, чем изготовленные по обычной технологии (путем термического отверждения связующего при помощи инициаторов). Использование радиации позволяет упростить технологическую схему производства. Процесс изготовления стеклопластиков, основанный на применении ионизирующих излучений, в отличие от принятого в настоящее время, может быть полностью автоматизирован. Поэтому он особенно эффективен в условиях крупнотоннажного производства. [c.9] Установлено [357], что путем облучения смеси полиэтилена с окисью углерода при температуре 25—50° С можно получить очень дешевый полимер, который обладает вполне удовлетворительными эксплуатационными характеристиками. Его можно использовать, кроме того, в качестве исходного продукта для получения полиспиртов, а также полимеров, содержащих нитрильные, оксим-ные и некоторые другие группировки. [c.10] Результаты расчетов [245] показывают, что способ получения поливинилхлорида, основанный на применении ионизирующих излучений, является более рентабельным, чем существующий. [c.10] В стадии проверки на полупроизводственных установках находятся радиационные методы вулканизации резин [77], полимеризации покрытий на металлах, тканях и строительных материалах, изготовления древеснопласт-массовых композиций [36, 215], модификации синтетических и натуральных волокон [215, 245], крекинга нефти [73], получения связанного азота, озона, гидразина, гексахлорана и целого ряда других продуктов (36, 215, 245]. Некоторые из них, в частности радиационные методы полимеризации покрытий на металлах и строительных материалах, по-видимому, скоро будут внедрены в производство [36, 315]. Хотя еще рано говорить о промышленном воплощении таких методов, как связывание азота воздуха, получение гидразина и т. п., опыт работы подтверждает принципиальную возможность экономически выгодного использования ионизирующих излучений для инициирования энергоемких химических реакций в масштабе крупного производства. Из тщательного сопоставления всех видов затрат можно сделать выюд, что радиационный метод получения гексахлорана и аналогичных ему продуктов экономически значительно более выгоден, чем применяемый в настоящее время фотохимический [36]. [c.10] При облучении наиболее трудная стадия химического процесса, представляющая собой взаи лодействие молекул или их диссоциацию, заменяется взаимодействием валент-но-ненасыщенных частиц (ионов, атомов, радикалов). Поэтому радиационно-химические процессы протекают с высокой скоростью. Если облучение проводится при больших мощностях дозы , то процесс может быть завершен в очень короткие сроки. Благодаря этому достигается очень высокая производительность в расчете на один аппарат и значительно сокращаются рабочие площади. [c.11] Наконец, применение радиации для инициирования химических реакций позволяет значительно улучшить условия труда, так как во многих случаях процесс может проводиться при комнатной температуре и в исходный продукт не нужно вводить легколетучих инградиентов. [c.12] Для осуществления радиационно-химических процессов в промышленности необходимы мощные и вместе с тем компактные, дешевые и простые в эксплуатации источники излучения. Они должны быть совершенно безопасными в работе, а генерируемые ими излучения не должны вызывать появления наведенной радиоактивности в облучаемой среде. Необходимо, чтобы контроль степени облучения различных объектов осуществлялся при помощи простых и надежных методов дозиметрии. [c.12] Вернуться к основной статье