რადიაციული და სამრეწველო პოლიმერები ჩართული რეაქციების ტიპები

რადიაციით გამოწვეული რეაქციები შეიძლება კატეგორიულად დაიყოს ორ ტიპად: (1) ჯვარედინი კავშირი და კვეთა და (2) გადანერგვა და გამყარება.

ჯვარედინი კავშირი არის პოლიმერული ჯაჭვების ინტერმოლეკულური ბმის ფორმირება.ჯვარედინი კავშირის ხარისხი რადიაციის დოზის პროპორციულია.მას არ სჭირდება უჯერი ან სხვა უფრო რეაქტიული დაჯგუფებები.ზოგიერთი გამონაკლისის გარდა (როგორც არომატული ნივთიერებების შემცველ პოლიმერებში), ის დიდად არ განსხვავდება ქიმიური სტრუქტურის მიხედვით.ის დიდად არ იცვლება ტემპერატურის მიხედვით.მიუხედავად იმისა, რომ რადიაციის მიერ ჯვარედინი კავშირის მექანიზმი შესწავლილია მისი თავდაპირველი აღმოჩენის დღიდან, ჯერ კიდევ არ არსებობს ფართო შეთანხმება მის ზუსტ ბუნებაზე.ჯვარედინი კავშირის მექანიზმი ზოგადად განსხვავდება პოლიმერების მიხედვით.საყოველთაოდ მიღებული მექანიზმი მოიცავს C-H ბმის გაწყვეტას ერთ პოლიმერულ ჯაჭვზე წყალბადის ატომის წარმოქმნით, რასაც მოჰყვება მეორე წყალბადის ატომის აბსტრაქცია მეზობელი ჯაჭვიდან მოლეკულური წყალბადის წარმოქმნის მიზნით.შემდეგ ორი მიმდებარე პოლიმერული რადიკალი გაერთიანდება და ქმნის ჯვარედინი კავშირს. ჯვარედინი კავშირის საერთო ეფექტი არის ის, რომ პოლიმერის მოლეკულური მასა სტაბილურად იზრდება გამოსხივების დოზასთან ერთად, რაც იწვევს განშტოებამდე ჯაჭვებს, სანამ, საბოლოო ჯამში, სამგანზომილებიანი პოლიმერული ქსელი წარმოიქმნება, როდესაც თითოეული პოლიმერული ჯაჭვი უკავშირდება. სხვა ჯაჭვისკენ.

ამის საპირისპიროდ, ჭრილობა არის ჯვარედინი კავშირის საპირისპირო პროცესი, რომლის დროსაც ხდება C–C ბმების რღვევა.Crosslinking ზრდის საშუალო მოლეკულურ წონას, ხოლო ეს უკანასკნელი პროცესი ამცირებს მას.თუ გამოსხივების ენერგია მაღალია, ჯაჭვის გაწყვეტა ხდება C–C ბმის გაწყვეტის გზით.თუმცა, გაზიანი ხსნარის გარემოში, ჭრილობის მექანიკური გზა მიმდინარეობს არაპირდაპირი გზით.პოლიმერული თავისუფალი რადიკალები წარმოიქმნება გამხსნელი თავისუფალი რადიკალების მიერ, რომლებიც უკვე წარმოიქმნება გამოსხივებით. ჟანგბადის დამატებით პოლიმერულ თავისუფალ რადიკალებს წარმოქმნის პეროქსი სახეობა, რომელიც დაშლის მდგომარეობაში აყალიბებს პატარა მოლეკულებს.პოლიმერების ჟანგვითი დეგრადაცია დამოკიდებულია სისტემაში არსებულ გამხსნელებზე.სინამდვილეში, პოლიმერის დეგრადაცია კონკურენციას უწევს გამხსნელის დაჟანგვას.

მყნობა არის მეთოდი, როდესაც მონომერები შეჰყავთ ლატერალურად პოლიმერულ ჯაჭვზე, სადაც დამყნობა არის ოლიგომერული მონომერული ნარევის სწრაფი პოლიმერიზაცია, რათა შეიქმნას საფარი, რომელიც არსებითად არის მიბმული ფიზიკური ძალებით სუბსტრატთან.უმარტივეს ფორმაში, ასეთი მეთოდები მოიცავს ჰეტეროგენულ სისტემებს, სუბსტრატი არის ფილა, ბოჭკოვანი ან თუნდაც ფხვნილი, მონომერით, როგორც ანეტური სითხე, ორთქლი ან ხსნარი.მყნობა და განკურნებას შორის მჭიდრო კავშირია, თუმცა არის გარკვეული განსხვავებები.ფაქტობრივად, მყნობის პროცესის ვადა არ არსებობს.ამას შეიძლება დასჭირდეს წუთები, საათები ან დღეებიც კი, მაშინ როცა გაჯანსაღება ჩვეულებრივ ძალიან სწრაფი პროცესია, რომელიც ხდება წამის ფრაქციაში.გადანერგვისას წარმოიქმნება კოვალენტური C–C ბმები, ხოლო გამყარებაში შემაკავშირებელი ჩვეულებრივ მოიცავს სუსტ ვან დერ ვაალსის ან ლონდონის დისპერსიულ ძალებს.ვან დერ ვაალსის კავშირი მოქმედებს დისტანციებზე, სადაც მცირეა ან საერთოდ არ არის გადახურვა ან გაცვლა და ის ზოგადად ასოცირდება მცირე ენერგიებთან.თუმცა, კოვალენტური კავშირი ეფექტურია მცირე ბირთვულ დისტანციებზე და დაკავშირებულია ელექტრონების გადახურვასთან, გაცვლასთან და, შესაბამისად, უფრო მაღალ ენერგიებთან.გამაგრების რეაქციების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ასპექტია იმის შესაძლებლობა, რომ გამყარებასთან ერთად მოხდეს მყნობა, რაც იწვევს მზა პროდუქტის თვისებების გაუმჯობესებას, განსაკუთრებით ადჰეზიასა და მოქნილობაში.

მყნობა მიმდინარეობს სამი განსხვავებული გზით: (ა) წინასწარი დასხივება;(ბ) პეროქსიდაცია და (გ) ურთიერთდასხივების ტექნიკა.წინასწარი დასხივების ტექნიკაში, პირველი პოლიმერული ხერხემალი დასხივდება ვაკუუმში ან ინერტული აირის თანდასწრებით თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნით.დასხივებული პოლიმერული სუბსტრატი შემდეგ მუშავდება მონომერით, რომელიც არის თხევადი ან ორთქლი ან ხსნარის სახით შესაფერის გამხსნელში.თუმცა, პეროქსიდაციის გადანერგვის მეთოდით, მაგისტრალური პოლიმერი ექვემდებარება მაღალი ენერგიის გამოსხივებას ჰაერის ან ჟანგბადის თანდასწრებით.შედეგი არის ჰიდროპეროქსიდების ან დიპეროქსიდების წარმოქმნა, რაც დამოკიდებულია პოლიმერული ხერხემლის ბუნებაზე და დასხივების პირობებზე.პეროქსიდის პროდუქტები, რომლებიც სტაბილურია, შემდეგ მუშავდება მონომერით უფრო მაღალ ტემპერატურაზე, საიდანაც პეროქსიდები განიცდიან დაშლის ტორადიკალებს, რომლებიც შემდეგ იწყებენ გადანერგვას.ამ ტექნიკის უპირატესობა ის არის, რომ შუალედური პეროქსიპროდუქტები შეიძლება ინახებოდეს ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში გადანერგვის ეტაპის შესრულებამდე.მეორეს მხრივ, ურთიერთდასხივების ტექნიკით, პოლიმერი და მონომერები ერთდროულად დასხივდება თავისუფალი რადიკალების წარმოქმნით და, შესაბამისად, ხდება დამატება.ვინაიდან მონომერები არ ექვემდებარებიან რადიაციას წინასწარი დასხივების ტექნიკით, ამ მეთოდის აშკარა უპირატესობა ის არის, რომ იგი შედარებით თავისუფალია ჰომოპოლიმერების წარმოქმნის პრობლემისგან, რომელიც წარმოიქმნება ერთდროული ტექნიკით.თუმცა, წინასწარი დასხივების ტექნიკის გადამწყვეტი მინუსი არის საბაზისო პოლიმერის გაკვეთა მისი მიმართულების გამო, რაც იწვევს უპირატესად ბლოკის კოპოლიმერების წარმოქმნას, ვიდრე გრაფტკოპოლიმერებს.