PostHeaderIcon Радиационно-стимулированная модификация свойств органических веществ

Радиационно-стимулированная модификация свойств органических веществ – ряд прикладных технологий, основанный на способности проникающей радиации создавать дефекты структуры сложных органических молекул, ионизировать их или переводить в возбужденные состояния.

Например, образование дефектов в белковых молекулах приводит к гибели микро-организмов без разрушения их среды обитания. Это используется для сухой низкотемпературной стерилизации продуктов питания без изменения их вкуса, для стерилизации чувствительных к высокой температуре или влаге изделий и их упаковок, для дезинфекции сточных вод и т.п. Ионизация радиацией молекул или перевод их в возбужденные состояния может в тысячи и миллионы раз ускорить некоторые химические реакции, используемые в производстве различных веществ. Это позволяет реализовать при комнатной температуре реакции, которые без радиации происходят лишь при высоких температурах и давлениях. Подобное стимулирующее влияние оказывает радиация на процессы изменения свойств некоторых ароматических веществ. Это используется в радиационной технологии искусственного старения вин и коньяков.

В настоящее время в мире реализованы или находятся на различных стадиях реализации свыше 40 радиационно-стимулированных химических процессов по следующим важнейшим направлениям: радиационно-химический синтез, радиационная полимеризация, отверждение покрытий на дереве и металле, радиационная сшивка полимеров и радиационная вулканизация каучуков, графт-сополимеризация, производство древесно-пластических материалов, производство бетонно-полимерных композиций, радиационная стерилизация.

В частности, инициируемая ионизирующими излучениями цепная реакция полимеризации органических мономеров (этилена, триоксана, фторолефинов, акриламида, стирола и некоторых др.), приводит к образованию разнообразных полимеров. Многие из них обладают ценными свойствами, которые не приобретаются при других методах синтеза (например, большим молекулярным весом). В свою очередь действие радиации на полимеры может приводить к улучшению их физико-химических свойств, в том числе термической стойкости.

Существуют радиационные методы отверждения связующих (полиэфирных и др.) в производстве стеклопластиков и получении лакокрасочных покрытий на металлических, деревянных и пластмассовых изделиях. В них исходные полимерные или неорганические материалы различного назначения облучаются в присутствии соответствующих мономеров. В результате поверхности этих материалов приобретают новые свойства, в некоторых случаях уникальные. Радиационно-химические процессы этого типа практически применяются и для модифицирования нитей, тканей, плёнок и минеральных материалов. Широко используется модифицирование пористых материалов (древесины, бетона, туфа и т.д.) путём пропитки их мономерами (метилметакрилатом, стиролом и др.) и последующей полимеризации этих мономеров с помощью ионизирующего излучения. Такая обработка значительно улучшает эксплуатационные свойства исходных пористых тел и позволяет получить широкий ассортимент новых строительных и конструкционных материалов. В частности, заметных масштабов достигло производство паркета из модифицированной древесины. С помощью этой же технологии можно укрепить и защитить от влияния механических нагрузок и влаги археологические экспонаты из дерева, ветхие ткани, документы и т.п. Цепные радиационно-химические процессы окисления, галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления используются и для синтеза низкомолекулярных продуктов.

Из процессов, в которых излучение инициирует нецепные реакции, широкое распространение получили процессы. «сшивания» отдельных макромолекул при облучении высокомолекулярного соединения. В результате «сшивания» (например, полиэтилена) происходит повышение его термостойкости и прочности, а для каучуков радиационное «сшивание» обеспечивает их вулканизацию. На этой основе разработаны радиационные технологии производства упрочнённых и термостойких полимерных плёнок, кабельной изоляции, труб, вулканизации резинотехнических изделий и др. Особенно интересным является «эффект памяти» облученного полиэтилена. Если облученное изделие из полиэтилена деформировать при температурах выше tпл аморфной фазы полимера, то при последующем охлаждении оно сохранит приданную форму. Однако повторное нагревание возвращает первоначальную форму. Этот эффект даёт возможность получать термоусаживаемые упаковочные плёнки и электроизоляционные трубки.

Радиационно-сшитый вспененный полиэтилен

Радиационно-сшитый гидрогелевый медицинский перевязочный материал (подробней)

 

Термоусаживающиеся трубки для изоляции электрокабелей

 

Противомикробная обработка упаковок с лекарственными травами и животного медицинского сырья:

Радиационная стерилизация медицинских изделий:

Радиационная обработка фармацевтических препаратов на конечной стадии изготовления (в упаковке):