รังสีและอุตสาหกรรมโพลีเมอร์

ด้วยความก้าวหน้าของอุตสาหกรรม มลภาวะเป็นปัญหาสำคัญสำหรับมนุษยชาติในไดรฟ์สีเขียว กล่าวคือ เพื่อทำให้โลกปลอดมลภาวะ เทคโนโลยีรังสีเข้ามามีบทบาทสำคัญรังสีนิวเคลียร์ได้เข้าสู่กระบวนการทางเคมีหลายอย่าง'พอลิเมอไรเซชัน', 'กราฟต์' และ 'การบ่ม' ซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมีที่สำคัญทั้งหมดในสนามโพลีเมอร์ สามารถดำเนินการผ่านเทคนิคการฉายรังสีเทคโนโลยีการแผ่รังสีเป็นที่ต้องการมากกว่าแหล่งพลังงานทั่วไปอื่นๆ เนื่องด้วยเหตุผลบางประการ เช่น สามารถควบคุมปฏิกิริยาขนาดใหญ่และคุณภาพของผลิตภัณฑ์ได้ การประหยัดพลังงานตลอดจนทรัพยากร กระบวนการที่สะอาด ระบบอัตโนมัติ และการประหยัดทรัพยากรมนุษย์ เป็นต้น นอกจากนี้ การแผ่รังสียัง ยังเป็นเทคนิคการฆ่าเชื้อที่ดีกว่าเทคนิคการฆ่าเชื้อทั่วไปอื่นๆการฉายรังสีโพลีเมอร์สามารถนำไปใช้ได้ในหลายภาคส่วนในการทบทวนนี้ ความสนใจมุ่งเน้นไปที่สี่ภาคส่วนเป็นหลัก ได้แก่ ชีวการแพทย์ สิ่งทอ เทคโนโลยีไฟฟ้าและเมมเบรน

จากยุคหินและโลหะ เรามาถึงยุคพลังงานนิวเคลียร์และโพลีเมอร์แล้วแท้จริงแล้วเราอยู่ในโลกของโพลีเมอร์นั่นคือเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีเรียกยุคนี้ว่า 'ยุคโพลีเมอร์'ในทุกย่างก้าวของชีวิตประจำวัน เราพบเจอสิ่งต่างๆ ซึ่งเป็นผลจากการวิจัยโพลีเมอร์การใช้โพลีเมอร์ในชีวิตประจำวันที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปว่าเป็นพรที่ผสมผสานกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีแม้ว่าจะเริ่มต้นในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา งานในสาขาเคมีนี้ดำเนินไปอย่างรวดเร็วและการประยุกต์มีประโยชน์และหลากหลายมาก จนระบบโพลีเมอร์มีจำนวนมหาศาล

ในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมา เราได้เห็นการเกิดขึ้นของรังสีนิวเคลียร์ในฐานะแหล่งพลังงานอันทรงพลังสำหรับการแปรรูปทางเคมีจึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในพื้นที่อุตสาหกรรมต่างๆ ได้การที่รังสีสามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีหรือทำลายจุลินทรีย์ได้นำไปสู่การใช้รังสีในวงกว้างสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆการแผ่รังสีนิวเคลียร์คือการแตกตัวเป็นไอออน ซึ่งเมื่อผ่านสสาร จะให้ไอออนบวก อิเล็กตรอนอิสระ อนุมูลอิสระ และโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นการจับโมเลกุลของอิเล็กตรอนยังสามารถทำให้เกิดแอนไอออนได้ดังนั้น จึงมีพันธุ์ปฏิกิริยาหลายชนิดให้นักเคมีได้เล่นด้วย

กระบวนการที่ใช้การฉายรังสีมีข้อดีมากกว่าวิธีการทั่วไปอื่นๆ หลายประการสำหรับกระบวนการเริ่มต้น การแผ่รังสีแตกต่างจากการเริ่มต้นทางเคมีในการประมวลผลรังสี ไม่จำเป็นต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารเติมแต่งเพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาโดยทั่วไปเมื่อใช้เทคนิคการฉายรังสี การดูดซับพลังงานโดยโพลีเมอร์กระดูกสันหลังจะเริ่มต้นกระบวนการอนุมูลอิสระด้วยการเริ่มต้นทางเคมี อนุมูลอิสระจะถูกดึงออกมาโดยการสลายตัวของตัวริเริ่มออกเป็นชิ้น ๆ แล้วโจมตีโพลีเมอร์พื้นฐานที่นำไปสู่อนุมูลอิสระซากุราดะ [1] เปรียบเทียบประสิทธิภาพของทั้งสองกระบวนการและประมาณว่าจำนวนอนุมูลที่เริ่มต้นนั้นมีจำนวนเท่ากันในหนึ่งหน่วยเวลาด้วยปริมาณรังสีที่ 1 rad/s หรือตัวกระตุ้นทางเคมี เช่น เบนโซอิลเปอร์ออกไซด์ ที่ความเข้มข้น .01 M ถูกนำมาใช้ .อย่างไรก็ตาม การเริ่มต้นทางเคมีนั้นถูกจำกัดด้วยความเข้มข้นและความบริสุทธิ์ของตัวเริ่มต้นอย่างไรก็ตาม ในกรณีของการประมวลผลรังสี อัตราปริมาณรังสีสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวาง และทำให้สามารถควบคุมปฏิกิริยาได้ดีขึ้นกระบวนการที่เกิดจากรังสีแตกต่างจากวิธีการเริ่มต้นทางเคมีตรงที่ไม่มีการปนเปื้อนเช่นกันการเริ่มต้นทางเคมีมักนำมาซึ่งปัญหาที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปของผู้ริเริ่มแต่ในกระบวนการที่เกิดจากรังสี การก่อตัวของตำแหน่งอนุมูลอิสระบนโพลีเมอร์ไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แต่ขึ้นอยู่กับการดูดซับของรังสีพลังงานสูงที่ทะลุผ่านโดยเมทริกซ์โพลีเมอร์ ดังนั้น การประมวลผลรังสีจึงไม่ขึ้นกับอุณหภูมิหรือใน กล่าวอีกนัยหนึ่ง เราอาจกล่าวได้ว่ามันเป็นกระบวนการพลังงานที่ไม่มีการเปิดใช้งานสำหรับการเริ่มต้น

เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารเติมแต่ง คุณจึงสามารถรักษาความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์แปรรูปได้ด้วยการฉายรังสี ทำให้สามารถควบคุมน้ำหนักโมเลกุลของผลิตภัณฑ์ได้ดีขึ้นเทคนิคการฉายรังสียังมีความสามารถในการเริ่มต้นในพื้นผิวที่เป็นของแข็งอีกด้วยผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปยังสามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยเทคนิคการฉายรังสี

อย่างไรก็ตาม พลังงานรังสีนิวเคลียร์มีราคาแพงแต่มีประสิทธิภาพมากในการทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีต้นทุนต่อหน่วยของพลังงานรังสีที่ติดตั้งจะสูงกว่าต้นทุนความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้าทั่วไปมากแม้ว่าข้อเท็จจริงนี้ การประยุกต์ใช้พลังงานรังสีนิวเคลียร์ได้พิสูจน์ให้เห็นถึงความเหนือกว่าและความคุ้มทุนในกระบวนการทางเคมีจำนวนหนึ่งมากกว่าพลังงานรูปแบบอื่น เช่น ความร้อนหรือพลังงานไฟฟ้าเทคนิคการฉายรังสีมีประสิทธิภาพดีในเรื่องพลังงานและต้องการเพียงพื้นที่เล็กๆ ในการเตรียมการ

การใช้รังสีกับโพลีเมอร์สามารถนำไปใช้ในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ชีวการแพทย์ สิ่งทอ ไฟฟ้า เมมเบรน ซีเมนต์ สารเคลือบ สินค้ายาง ยางและล้อ โฟม รองเท้า ม้วนพิมพ์ การบินและอวกาศ และเภสัชกรรมในการทบทวนนี้ ความสนใจมุ่งเน้นไปที่สี่ภาคส่วน: ชีวการแพทย์ สิ่งทอ เทคโนโลยีไฟฟ้าและเมมเบรน