الإشعاع والبوليمرات الصناعية

مع تقدم التصنيع، أصبح التلوث مشكلة حاسمة للبشرية.في المسعى الأخضر، أي لجعل العالم خاليًا من التلوث، تحتل تكنولوجيا الإشعاع موقعًا مهمًا.لقد دخل الإشعاع النووي في العديد من العمليات الكيميائية.يمكن أن تتم عمليات "البلمرة" و"التطعيم" و"المعالجة"، وهي عمليات كيميائية بالغة الأهمية في مجال البوليمر، من خلال تقنيات الإشعاع.تُفضل تكنولوجيا الإشعاع على موارد الطاقة التقليدية الأخرى لعدة أسباب، على سبيل المثال، يمكن التحكم في التفاعلات الكبيرة وكذلك جودة المنتج، وتوفير الطاقة وكذلك الموارد، والعمليات النظيفة، والأتمتة، وتوفير الموارد البشرية وما إلى ذلك. وبصرف النظر عن هذا، فإن الإشعاع هو وهي أيضًا تقنية تعقيم جيدة مقارنة بتقنيات التعقيم التقليدية الأخرى.يمكن تطبيق إشعاع البوليمرات في مختلف القطاعات.في هذه المراجعة، تركز الاهتمام في المقام الأول على أربعة قطاعات، أي التكنولوجيا الطبية الحيوية والنسيج والكهرباء والأغشية.

فمن عصر الحجر والمعادن، وصلنا إلى عصر الطاقة النووية والبوليمرات.في الواقع، نحن نعيش في عالم البوليمرات.ولهذا السبب أطلق العلماء والتقنيون على هذا العصر اسم "العصر البوليمري".في كل خطوة من حياتنا اليومية، نصادف أشياء هي ثمرة أبحاث البوليمر.لقد تم الاعتراف عمومًا بالتطبيق المتزايد للبوليمرات في الحياة اليومية على مدى العقود العديدة الماضية على أنه نعمة ونقمة من قبل العلماء والتقنيين.على الرغم من أن العمل في هذا المجال من الكيمياء بدأ في منتصف القرن الماضي، إلا أنه كان سريعًا للغاية وكان التطبيق مفيدًا ومتعدد الاستخدامات، لدرجة أن عدد أنظمة البوليمر أصبح هائلاً.

كما شهدت العقود الثلاثة الماضية ظهور الإشعاع النووي كمصدر قوي للطاقة في تطبيقات المعالجة الكيميائية.وبالتالي، يمكن تطبيقه في المجالات الصناعية المختلفة.حقيقة أن الإشعاع يمكن أن يبدأ تفاعلات كيميائية أو يدمر الكائنات الحية الدقيقة قد أدى إلى استخدام الإشعاع على نطاق واسع في العمليات الصناعية المختلفة.الإشعاع النووي مؤين، والذي عند مروره عبر المادة يعطي أيونات موجبة وإلكترونات حرة وجذور حرة وجزيئات مثارة.يمكن أن يؤدي التقاط الجزيئات للإلكترونات أيضًا إلى ظهور الأنيونات.وهكذا، تصبح مجموعة كاملة من الأنواع التفاعلية متاحة للكيميائي ليلعب بها.

تتمتع العمليات القائمة على الإشعاع بالعديد من المزايا مقارنة بالطرق التقليدية الأخرى.بالنسبة لعمليات البدء، يختلف الإشعاع عن البدء الكيميائي.في المعالجة الإشعاعية، لا يلزم وجود محفز أو إضافات لبدء التفاعل.بشكل عام، مع تقنية الإشعاع، يؤدي امتصاص الطاقة بواسطة بوليمر العمود الفقري إلى بدء عملية جذرية حرة.مع البدء الكيميائي، يتم طرح الجذور الحرة عن طريق تحلل البادئ إلى أجزاء تهاجم بعد ذلك البوليمر الأساسي مما يؤدي إلى الجذور الحرة.قارن ساكورادا [1] كفاءة العمليتين وقدر أن نفس عدد الجذور البادئة يتم إنتاجه في وحدة زمنية باستخدام جرعة إشعاعية تبلغ 1 راد/ثانية أو بادئ كيميائي، على سبيل المثال البنزويل بيروكسايد، بتركيز 01 م. .ومع ذلك فإن البدء الكيميائي محدود بتركيز ونقاء البادئين.ومع ذلك، في حالة المعالجة الإشعاعية، يمكن أن يختلف معدل جرعة الإشعاع بشكل كبير وبالتالي يمكن التحكم في التفاعل بشكل أفضل.وخلافًا لطريقة البدء الكيميائي، فإن العملية المستحثة بالإشعاع تكون أيضًا خالية من التلوث.غالبًا ما يؤدي البدء الكيميائي إلى مشاكل ناجمة عن ارتفاع درجة حرارة البادئ.ولكن في العملية المستحثة بالإشعاع، لا يعتمد تكوين مواقع الجذور الحرة على البوليمر على درجة الحرارة ولكنه يعتمد فقط على امتصاص الإشعاع عالي الطاقة المخترق بواسطة مصفوفة البوليمر، وبالتالي، تكون المعالجة الإشعاعية مستقلة عن درجة الحرارة أو، وبعبارة أخرى، يمكننا أن نقول إنها عملية طاقة صفرية للبدء.

نظرًا لعدم الحاجة إلى أي محفز أو إضافات، يمكن الحفاظ على نقاء المنتجات المعالجة.من خلال المعالجة الإشعاعية، يمكن تنظيم الأوزان الجزيئية للمنتجات بشكل أفضل.تتمتع تقنيات الإشعاع أيضًا بالقدرة على البدء في ركائز صلبة.يمكن أيضًا تعديل المنتجات النهائية بواسطة تقنية الإشعاع.

ومع ذلك، فإن الطاقة الإشعاعية النووية باهظة الثمن، رغم أنها فعالة جدًا في إحداث التفاعلات الكيميائية.تكلفة وحدة الطاقة الإشعاعية المركبة أعلى بكثير من تكلفة الحرارة التقليدية أو الطاقة الكهربائية.وعلى الرغم من هذه الحقيقة، فقد أثبت تطبيق الطاقة الإشعاعية النووية تفوقها وفعاليتها من حيث التكلفة في عدد من العمليات الكيميائية مقارنة بأشكال الطاقة الأخرى مثل الطاقة الحرارية أو الكهربائية.تتمتع تقنيات الإشعاع بكفاءة جيدة فيما يتعلق بالطاقة ولا تحتاج إلا إلى مساحة صغيرة ليتم إعدادها.

يمكن استخدام تطبيق الإشعاع على البوليمرات في مختلف القطاعات الصناعية، مثل الصناعات الطبية الحيوية، والمنسوجات، والكهرباء، والأغشية، والأسمنت، والطلاءات، والسلع المطاطية، والإطارات والعجلات، والرغاوي، والأحذية، ولفائف الطباعة، والفضاء، والصناعات الدوائية.في هذه المراجعة، يتم التركيز بشكل أساسي على أربعة قطاعات: التقنيات الطبية الحيوية، والنسيج، والكهرباء، والأغشية.