Деструкция полимеров под действием ионизирующих излучений

Согласно опубликованным в последние годы данным [2, 3], под действием ионизирующих излучений полимеры подвергаются как деструкции (т. е. разрыву молекулярных цепей), так и сшиванию, причем для многих полимеров оба указанных процесса протекают одновременно и преобладание одного из них над другим зависит от дозы и условий облучения, присутствия кислорода и т. п. [c.290]

VIL 2. СТРУКТУРИРОВАНИЕ И ДЕСТРУКЦИЯ ПОЛИМЕРОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ [c.222]

Целлюлоза и ее производные относятся к наиболее важным полимерам, у которых в условиях действия ионизирующих излучений преобладает процесс деструкции [300, 301]. То, что целлюлоза под действием излучения в основном деструктируется, было обнаружено еще в ранних исследованиях [182, 302—304]. Установлено, что деструкция в одинаковой степени происходит как в кристаллических, так и в аморфных участках [304]. На основании определения вязкости растворов облученных образцов целлюлозы было найдено, что д = 9 эв [305, 306]. [c.115]

Бутилкаучук под действием ионизирующего излучения, по-видимому, разрушается таким же образом, как и полиизобутилен малой доли двойных связей недостаточно, чтобы привести к преобладанию сшивания. Дэвидсон и Гейб [46] впервые наблюдали это при облучении в атомном реакторе образца не-вулканизованного бутилкаучука, содержащего 50 частей сажи, вулканизующие агенты для серной вулканизации и 26,4 части бората аммония для увеличения ионизирующего действия излучения. Вместо вулканизации наблюдалась быстрая деградация, проявляющаяся в значительном размягчении полимера. При вулканизации материала до облучения получались те же самые результаты. Бопп и Зисман [19, 47, 48] наблюдали быстрое уменьшение прочности на растяжение и твердости вулканизованного серой бутилкаучука, содержащего 75 частей сажи. Оба показателя достигали примерно нулевого значения после облучения 10 нейтрон/см (50 мегафэр). Гейман и Хоббс [49] сделали такие же наблюдения и отмечают, что подобного рода деструкция характерна для действия свободных радикалов на бутилкаучук. Они не смогли получить доказательств наличия окисления в деструктированном бутилкаучуке и пришли к выводу, что для деструкции не требуется присутствия кислорода. Реакция, несомненно, в основных чертах та же самая, как и Б нолиизобутилене. [c.133]

Из волокнообразующих полимеров деструкции под действием ионизирующих излучений подвергается целлюлоза и ее производные. Полиамиды и полиэфиры при облучении в основном сшиваются. Деструкция целлюлозы протекает главным образом за счет разрыва 1,4-ацетальной связи при этом образуются карбоксильные группы. Влажные целлюлозные волокна, особенно в присутствии кислорода воздуха, разрушаются наиболее быстро. Облученная ацетилцеллюлоза используется для получения привитых сополимеров (например, с акрилнитрилом), так как свободные радикалы сохраняются в ней достаточно долго и после облучения. [c.246]

У большинства полимерных материалов под действием ионизирующего излучения структурирование и деструкция протекают одновременно. Однако на основании экспериментальных данных полимерные материалы можно разделить на две группы по типу преобладающего процесса полимеры деструктирующие и полимеры структурирующиеся. [c.224]

Одна группа фактических данных относится к продуктам, выделяющимся при действии ионизирующих излучений на углеводороды. Чарлзби [23] рассчитал соотношения между продуктами, образующимися при облучении бутана [27], пропана [28] и этана [28] а-частицами и быстрыми дейтонами, принимая, что все связи углерод — углерод равноценны в отношении деструкции. Он пришел к выводу, что реакции в легких углеводородах, даже в газовой фазе, подобны реакциям, протекающим в высших углеводородах и полиэтилене, включая как деструкцию, так и сшивание. При этом не рассматривался эффект рекомбинации радикалов в клетке , который должен приводить к снижению результирующей скорости деструкции в твердом полимере по сравнению со скоростью этого процесса в газовой фазе. Миллер и другие [26] установили, что гипотеза о равноценности [c.118]

Как известно, кислород обычно ускоряет деструкцию полимеров. Характерным примером является влияние воздуха на ускорение деструкции натурального каучука при пластикации на вальцах. В настоящее время полагают, что кислород очень быстро реагирует с полимерными радикалами, образующимися при разрывах цепей в результате возникновения механических напряжений при вальцевании. При этом образуются относительно неактивные перекисные радикалы, что препятствует рекомбинации первичных радикалов. На основании имеющихся в настоящее время данных процесс деструкции полиметилметакрилата при действии ионизирующего излучения можно представить следующим рядом реакций [c.148]

Этот раздел, посвященный вопросам деструкции полимерных цепей под действием излучения, так же как и раздел А главы IX, в котором обсуждаются вопросы радиационного сшивания полимеров, ограничены рассмотрением главным образом действия ионизирующего излучения на синтетические полимеры. В тех случаях, когда описывается действие излучения на природные полимеры, радиационно-химические превращения последних рассматриваются независимо от их биологических функций или среды. Вопросы действия на полимеры ультрафиолетового света упоминаются в этой главе только эпизодически с целью сопоставления фотохимических реакций с радиационно-химическими. Эти вынужденные ограничения обусловлены необходимостью сосредоточить основное внимание на результатах исследований, посвященных действию ионизирующих излучений на синтетические полимеры, поскольку эти исследования составляют наиболее многочисленную группу работ в области изучения химического действия лучистой энергии. Рассмотрение результатов экспериментальных исследований в этой области может оказаться полез- [c.95]

Характер процессов, протекающих под действием ионизирующих излучений, сильно зависит от типа эластомера. Соотношение скоростей протекания деструкции и образования пространственных структур настолько меняется в зависимости от химического строения полимера, что одни полностью деструктурируются под влиянием ионизирующих излучений, а в других преобладают процессы сшивания макромолекул. Если в главной цепи каждый атом углерода связан хотя бы с одним водородом, то эластомер является сшивающимся. К ним относятся изопреновый, бутадиеновый, бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный, силоксановый, уретановый каучуки. Эластомеры, которые содержат четвертичные атомы углерода, подвергаются преимущественно деструкции. Этот эффект объясняется поляризирующим действием заместителей, в результате которого ослабляется связь между атомами углерода главной цепи. К деструктирующимся эластомерам принадлежит полинзобутилен и бутилкаучук. Этиленпропиленовый каучук занимает промежуточное положение. Его склонность к деструкции воз- [c.154]

Привитые сополимеры могут быть получены как обычным методом облучения в присутствии мономера, так и методом, при котором используется предварительное облучение. Для получения полимера с захваченными радикалами его подвергают действию ионизирующего излучения в отсутствие воздуха и мономера. Последующее взаимодействие облучен-ного полимера с виниловым мономером при нагревании или без нагревания приводит к образованию привитых или блок-сополимеров в зависимости от характера деструкции полимера в процессе предварительного облучения. Применение метода с захваченными радикалами позволяет получать однородные продукты, не содержащие гомополимера [141]. Поверхностная прививка может быть осуществлена методом, включающим предварительное облучение, затем облученный полимер (обычно в виде волокон или пленок) выдерживают в парах винилового мономера [142]. [c.288]

М., образующиеся в полимерах при действии ионизирующих излучений, в значительной степени ответственны за радиационно-химич. превращения полимеров — сшивание, деструкцию, образование химич. ненасыщенных групп, окисление и др. Реакции М. с мономерами используются для модифицирования полимеров. [c.65]

Вопрос об устойчивости полимеров и механизме происходящих в них изменений тесно связан с выяснением природы химически активных частиц. Известно, что процесс разрушения полимеров, например, термическая деструкция, протекает с участием свободных радикалов. Под действием ионизирующих излучений в полимерах также образуются радикалы. Для выяснения механизма радикальных процессов существенно идентифицировать свободные радикалы и детально изучить возможные пути их превращений. [c.211]

Под действием ионизирующих излучений в полимерах образуются межмолекулярные связи, изменяется степень и характер химической ненасыщенности связей, происхо- дит деструкция макромолекул, что вызывает необратимые изменения физических, физико-химических, механических и других свойств. Метод ЭПР дает возможность исследовать природу, структуру, свойства образующихся при облучении полимеров парамагнитных центров и установить их роль в механизме изменений свойств полимеров под действием радиации. [c.282]

Радиационная обработка сшивающихся полимеров приводит к образованию пространственной структуры, переводит полимеры в неплавкое и нерастворимое состояние, т. е. повышает их теплостойкость. Однако действие ионизирующих излучений высокой энергии на полимеры, в том числе и на сшивающиеся, не ограничивается только образованием поперечных связей между макромолекулами, но сопровождается и рядом других необратимых изменений в химическом строении полимера, что осложняет прогнозирование воздействия излучения на их термостабильность вообще, и на стойкость к термоокислительной деструкции в частности. В то же время общие закономерности деструкции полимеров как необлученных, так и облученных в значительной мере сохраняются. [c.15]

При действии ионизирующего излучения образуются ионы и возбужденные молекулы, в результате диссоциации которых получаются два свободных радикала или два молекулярных фрагмента. Эти свободные радикалы могут вступать в разнообразные реакции рекомбинации, диспропорционирования, отрыва атома водорода, присоединения кислорода. В результате этих реакций происходит либо деструкция, либо сшивание полимера, что изменяет его структуру и химическое строение. [c.131]

При изучении окислительной деструкции целлюлозы на воздухе при 250 °С использовали полосы поглощения С = 0-и С = С-групп при 1740 и 1660 см [661]. Полоса поглощения С = 0-группы пропадает при обработке окисленного полимера щелочью МаОН, что указывает на преимущественное содержание в окисленной целлюлозе карбоксильных групп по сравнению с альдегидными или кето-группами. Появление карбонильных групп наблюдали при действии ионизирующего излучения на целлюлозу [135, 1358]. [c.407]

Важные для пленочных материалов свойства могут быть приданы им в процессе радиационной обработки (Р- и у-излучения). Результаты воздействия радиации на полимер зависят преимущественно от его химического строения. Одни полимеры (полиэтилен) под действием ионизирующих излучений преимущественно сшиваются, другие (полиизобутилен) - деструктируют, у третьих (полипропилен) - реакции сшивания и деструкции протекают одновременно с близкими скорос- [c.61]

Влияние морфологии кристаллизующихся полимеров на их ст руктурирование и деструкцию под действием ионизирующего излучения исследовали в работе (30]. Во всех случаях наблюдали разницу в скорости структурирования и деструкции макромолекул кристаллической и аморфной фаз. [c.228]

При внешних воздействиях наблюдается также изменение содержания в ПЭВД связей -С=С-. Так, под действием повышенной температуры несколько возрастает содержание гранс-виниленовых групп. При действии ионизирующих излучений содержание этих групп возрастает значительно. Действие УФ-излучения вызывает значительный рост содержания винильных групп, увеличивается при зтом и число транс-ъ Я-ниленовых групп. При всех видах этих воздействий содержание винилиденовых групп убывает. Одновременно протекают процессы деструкции макромолекул, приводящие к уменьшению молекулярной массы полимера, а также процессы структурирования, сшивания макромолекул с образованием трехмерной сетки. Соотношение скоростей процессов деструкции и структурирования зависит от характера и условий внешних воздействий. [c.165]

Самым распространенным полимером эфиров метакриловой кислоты является ПММА, поэтому с ним проводились первые эксперименты по действию ионизирующего излучения. Фокс и Прайс [41] определили, что степень деструкции главной полимерной цепи ПММА понижается или повышается при помощи добавок, триплетное состояние которых ниже или выше, чем у низшего вероятного триплетного состояния полимера. Это указывает на заселение триплетов при возбуждении ПММА. Багдасарьян [42] экспериментально доказал, что ароматические амины снижают деструктирующее действие ионизирующего излучения в ПММА и [c.230]

Наиболее заметные изменения свойств полимеров, вызванные действием ионизирующих излучений, обусловлены реакциями сшивания и деструкции. Вообше говоря, результаты сшивания полезны, Б то время как результаты деструкции нежелательны. Когда сшивание преобладает над деструкцией, образцы полимеров заметно изменяют свою растворимость, механические свойства и поведение при нагревании. Невулканизованяые каучукообразные полимеры становятся, по крайней мере частично, нерастворимыми в органических растворителях, хотя сохраняют способность набухать в них, приобретают увеличенную прочность и эластичность, характерные для вулканизатов. Разновесный модуль, равный нулю для несшитых каучуков, приобретает конечное значение при некоторой минимальной дозе, характерной для данного типа цепной структуры и обратно пропорциональной молекулярному весу (см. гл. IV, стр. 89 и сл.). Статистическая теория [50] приводит к соотношению [c.74]

Полистирол — [— СНаСНССбНй) — ] — сшивается под действием ионизирующих излучений [4, 32, 189, 190] пс составляет примерно 855 эв [191]. Такое высокое значение Е с обусловлено, по-видимому, высокой способностью ароматических ядер к поглощению энергии. В отсутствие кислорода деструкция основных цепей незначительна /a 0,2 [4]. Изменения механических свойств в процессе облучения подтверждают преимущественное протекание процессов сшивания, однако эти изменения в застеклованном полимере становятся заметными лишь при очень больших дозах облучения. Данные о растворимости и степени набухания радиационно-сшитого полистирола представляют интерес для проверки этих методов исследования и оценки распределения по молекулярным весам [4, 190, 195]. [c.183]

Как указано в перечне на стр. 64, найдено [16], что полиизобутилен под действием ионизирующего излучения подвергается деструкции. Мы уже видели, что такое поведение можно связать с относительно низкой энергией связей в главной цепи полиизобутилена. Тщательное изучение действия на полиизобутилен излучения атомного реактор.я, г-излучения Со ° и электронов с энергией 4 Мэв было проведено Александером, Блеком и Чарлзби [43]. Поскольку очевидно, что основной реакцией является деструкция, экспериментальные результаты можно объяснить на основе представлений схемы чистой деструкции, описанной в разделе на стр. 85 и сл. Если в полимере осуществляется наиболее вероятное распределение по молекулярным весам, то применимо уравнение (10). Если начальное распределение несколько отклоняется от наиболее вероятного, то небольшой деструкции достаточно (см. стр. 88, рис. 18) для того, чтобы приблизить распределение к наиболее вероятному. Число разрывов связей 5, приходящееся на начальную молекулу средне-числеиного молекулярного веса, дается выражением [c.128]

Каргин и Корецкая [59] выполнили электронно-микроско-пическое и электронографическое исследования сферолитных образований и кристалликов в полиэтилене и сополимере капрона с найлоном до и после облучения образцов быстрыми электронами с энергией 75 кдв или 90 кэв (облучение проводилось непосредственно в электронном микроскопе или в электронографе). Ранее было известно, что под действием ионизирующих излучений полимеры претерпевают ряд структурных изменений (наряду с процессамй деструкции наблюдаются также процессы сшивания молекулярных цепей) и необратимо переходят в аморфное состояние. Так как, согласно распространенному мнению, сферолиты считалось возможным рассматривать как сростки взаимно ориентированных кристалликов, то в данной работе авторы ставили себе целью проследить за тем, что будет происходить со сферолитами при амор-физации полимера в результате облучения. [c.259]

Еще в ранних работах было установлено, что полиметилметакрилат (ПММА) под действием ионизирующих излучений деструктируется, причем разрыв связей в макромолекуле происходит по закону случая [181, 182, 190—194]. Анализ данных по зависимости снижения молекулярного веса полимера от дозы излучения показал, что при облучении ПММА у-лучами Со величина поглощенной энергии в расчете на один акт разрыва цепи составляет 61 эв [185] и 59 эв [195]. Аналогичное значение д = 59 эв было получено из данных по облучению ПММА электронами энергии 1 Мэе при температуре, близкой к комнатной [175]. Значения в пределах 50—81 эв были получены для процесса облучения у-лучами образцов ПММА, предварительно подвергнутых нагреванию при 100° в вакууме [196]. В одном из последних исследований было найдено, что при облучении ПММА у-лучами в вакууме д = = 83 эв [188]. Имеются данные, что а-частицы полония малоэффективны в отношении радиационной деструкции ПММА, д в этом случае составляет 263 эв [197]. Этот факт был объяснен одновременным разрывом нескольких связей в сравнительно коротком отрезке молекулярной цепи полимера вследствие высокой плотности ионизации в треке а-час-тицы. При облучении ПММА при комнатной температуре электронами энергии 2 Мэе и у-лучами для д были получены значения 55 и 71 э соответственно [197]. Таким образом, экспериментальные данные показывают, что действие на ПММА быстрых электронов и у-лучвй при комнатной температуре в вакууме сопровождается разрывом одной связи в основной цепи при поглощении приблизительно 60 эв энергии излучения. Эта величина энергии разрыва макромолекулы ПММА была использована при количественном исследовании структуры сшитого полиметилметакрилата методом радиационной деструкции [198]. [c.101]

Корреляция между интенсивностью процессов деструкции боковых цепей и образования поперечных связей при облучении полиакрилатов наблюдаетс [ не всегда. Необходимо одновременно изучить оба процесса. Необходимо также исследование вопроса о влиянии подвижности сегментов макромолекулы на способность полиакрилатов и полиметакрилатов к образованию поперечных связей под действием ионизирующего излучения. Для полибутилакрилатов, различающихся строением бутиль-ного радикала, разность между комнатной температурой и температурами стеклования Гкомн — ст возрастает в ряду трет <С.втор<С изо< н-6у-тил. По эффективности процесса образования поперечных связей при комнатной температуре эти полимеры располагаются в обратном порядке. Аналогично при облучении при комнатной температуре ряда ноли-к-алкилметакрилатов, различающихся длиной алкильного радикала, наблюдается, хотя и не очень четко, переход от преобладания процесса деструкции в застеклованных полимерах к сшиванию в полимерах, находящихся в высокоэластическом состоянии [256]. [c.190]

Механизм деструкции полимеров окончательно еще не выяснен, и о процессах, приводящих к деструкции, высказаны лишь некоторые предположения. Рассмотрим более подробно деструкцию полиизобутилена, радиолиз которого описан в ряде работ [47 —56]. Исследование инфракрасных спектров поглощения облученного полиизобутилена показало [55], что в результате действия ионизирующего излучения уменьшается разветв-ленность молекулярных цепей, появляются этильные разветвления и возникают двойные связи [c.281]

Целлюлоза, как и большинство других типов гетероцеп-ных полимеров, недостаточно устойчива к радиационным воздействиям. При действии ионизирующих излучений на целлюлозу происходит разрыв различных связей в элементарном звене, а также между звеньями, что приводит к развитию цепного процесса, протекающего по радикальному механизму, результатом которого является деструкция макромолекул целлюлозы. [c.191]

Действие ионизирующего излучения на полимеры [385] показало, что при этом наступает сшивание таких полимеров, как полиэтилен, полиметилен, полипропилен, полистирол, полиакриловая кислота, полимеры простых виниловых эфиров, полиметилвинилкетон. Полиизобутилен, поли-а-метилстирол и полиметакриловая кислота при этом излучении претерпевают только деструкцию. [c.168]

Под действием ионизирующих излучений ПИБ деструктируется с разрывом макромолекул по закону случая. В растворе процесс протекает значительно быстрее, чем в твердом состоянии, и ускоряется с уменьщением концентрации полимера. Необходимая энергия для разрыва одной связи в основной цепи при 293 К электронами или у-лучами равняется 20 эВ [226, с. 108] причем для различных темпфатур энергии разрыва связи составляют 77 К-45 эВ, 193 К-27 эВ, 343 К-12 эВ, 363 К-10эВ. В относительно больших количествах образуются Hj и СН4, очевидно за счет отрыва Н и обрамляющих СН3 групп, а также изобутилен. Скорость образования СН и Hj пропорциональна глубине деструкции, но скорость образования изобутилена возрастает с увеличением дозы облучения, что обусловлено тем, что изобутилен образуется в результате отщепления как концевых групп молекулы исходного полимера, так и концевьпс групп, возникающих под действием облучения. Одному акту разрыва цепи соответствует образование 1,87 винилиде-новых групп СН2С(СНз)=СН2. [c.120]

При различных воздействиях вальцевании, помоле в шаровой мельнице, вибропомоле, а также ультразвуковом озвучивании ПИБ подвергается механо- и механохимической деструкции [228, 229]. Процесс сопровождается уменьшением молекулярной массы до некоторого предельного значения, зависящего от исходной молекулярной массы полимера и условий деструкции. ММР продуктов также изменяется в ходе реакции, причем характер конечного распределения зависит от природы полимера. Хотя распад макромолекул ПИБ, как и под действием ионизирующих излучений, происходит, вероятнее всего, по закону случая, хи- [c.120]

Важные для пленочных материалов свойства могут быть приданы им в процессе радиационной обработки (Р- и 7-излучения). Результаты воздействия радиации на полимер зависят в первую очередь от его химического строения. Одни полимеры (например, полиэтилен) под действием ионизирующих излучений преимущественно спшваются, другие (полиизобутилен и др.) — деструктируются, в третьих (полипропилен) — одновременно протекают с близкими скоростями реакции спшвания и деструкции. Имеются также полимеры (например, полистирол), отличающиеся повышенной радиационной стойкостью и требующие для обработки слишком высоких доз излучения. [c.159]

При действии света на поливинилхлорид, так же как и при действии тепла, основными направлениями распада являются дегидро-хлорировапие, окисление, деструкция макромолекул и структурирование. В присутствии кислорода интенсивно протекают реакции деструкции, сопровождающиеся уменьшением молекулярного веса полимера. Аналогично протекает разложение под действием ионизирующих излучений. [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология