Kiirgus- ja tööstuspolümeerid

Industrialiseerimise edenedes on reostus inimkonna jaoks ülioluline probleem.Rohelises sõidus ehk maailma saastevabaks muutmisel on kiirgustehnoloogial oluline koht.Tuumakiirgus on osalenud paljudes keemilistes protsessides."Polümerisatsioon", "pookimine" ja "kõvenemine", polümeeriväljas toimuvad ülitähtsad keemilised protsessid, võivad toimuda kiirgustehnikate kaudu.Kiirgustehnoloogiat eelistatakse muudele tavapärastele energiaressurssidele teatud põhjustel, nt on võimalik kontrollida nii suuri reaktsioone kui ka tootekvaliteeti, säästes nii energiat kui ressursse, puhtaid protsesse, automatiseerimist ja inimressursi säästmist jne. Lisaks sellele on kiirgus ka hea steriliseerimistehnika võrreldes teiste tavapäraste steriliseerimistehnikatega.Polümeeride kiiritamist saab rakendada erinevates sektorites.Käesolevas ülevaates on tähelepanu keskendunud eelkõige neljale sektorile ehk biomeditsiinile, tekstiili-, elektri- ja membraantehnoloogiale.

Kivi ja metallide ajastust oleme jõudnud tuumaenergia ja polümeeride ajastusse.Tõepoolest, me elame polümeeride maailmas.Seetõttu on teadlased ja tehnoloogid nimetanud seda ajastut "polümeerajastuks".Igapäevaelu igal sammul puutume kokku asjadega, mis on polümeeriuuringute viljad.Polümeeride üha laiemat kasutamist igapäevaelus viimastel aastakümnetel on teadlased ja tehnoloogid üldiselt tunnistanud segaseks õnnistuseks.Kuigi tööd alustati eelmise sajandi keskel, on töö selles keemiavaldkonnas olnud nii kiire ja rakendus nii kasulik ja mitmekülgne, et polümeersüsteemide arv on tohutu.

Viimased kolm aastakümmet on tunnistajaks ka tuumakiirguse kui võimsa energiaallika esilekerkimisele keemilise töötlemise rakendustes.Seega saab seda kasutada erinevates tööstuspiirkondades.Asjaolu, et kiirgus võib algatada keemilisi reaktsioone või hävitada mikroorganisme, on viinud kiirguse ulatusliku kasutamiseni erinevates tööstuslikes protsessides.Tuumakiirgus on ioniseeriv, mis aine läbimisel annab positiivseid ioone, vabu elektrone, vabu radikaale ja ergastatud molekule.Elektronide püüdmine molekulide poolt võib samuti põhjustada anioone.Seega muutub keemikule mängimiseks kättesaadavaks terve hulk reaktiivseid liike.

Kiirguspõhistel protsessidel on teiste tavapäraste meetodite ees palju eeliseid.Initsieerimisprotsesside puhul erineb kiirgus keemilisest initsiatsioonist.Kiirgustöötlusel ei ole reaktsiooni käivitamiseks vaja katalüsaatorit ega lisandeid.Üldiselt käivitab kiirgustehnika puhul energia neeldumine põhipolümeeri poolt vabade radikaalide protsessi.Keemilise initsiatsiooni korral tekivad vabad radikaalid initsiaatori lagunemisel fragmentideks, mis seejärel ründavad aluspolümeeri, mis viib vabade radikaalideni.Sakurada [1] võrdles kahe protsessi efektiivsust ja hindas, et ajaühikus tekib sama arv initsieerivaid radikaale kiirgusdoosiga 1 rad/s või kasutatakse keemilist initsiaatorit, nt bensoüülperoksiidi, kontsentratsiooniga 0,01 M. .Keemilist initsiatsiooni piirab aga initsiaatorite kontsentratsioon ja puhtus.Kiirgustöötluse puhul saab aga kiirguse doosikiirust laialdaselt varieerida ja seeläbi saab reaktsiooni paremini kontrollida.Erinevalt keemilisest initsiatsioonimeetodist on kiirgusest põhjustatud protsess samuti saastevaba.Keemiline initsieerimine põhjustab sageli probleeme, mis tulenevad initsiaatori kohalikust ülekuumenemisest.Kuid kiirgusega indutseeritud protsessis ei sõltu vabade radikaalide moodustumine polümeeril temperatuurist, vaid sõltub ainult läbitungiva suure energiaga kiirguse neeldumisest polümeermaatriksi poolt. Seetõttu on kiirgustöötlus temperatuurist sõltumatu või teisisõnu võime öelda, et see on initsiatsiooniks nullaktivatsioonienergia protsess.

Kuna katalüsaatorit ega lisandeid pole vaja, saab töödeldud toodete puhtust säilitada.Kiiritustöötlemisega saab toodete molekulmassi paremini reguleerida.Kiirgustehnikal on ka initsiatsioonivõime tahketel substraatidel.Valmistooteid saab modifitseerida ka kiirgustehnika abil.

Tuumakiirgusenergia on aga kallis, kuigi keemiliste reaktsioonide esilekutsumisel väga tõhus.Paigaldatud kiirgusenergia ühikukulu on palju kõrgem kui tavapärasel soojus- või elektrienergial.Vaatamata sellele on tuumakiirgusenergia kasutamine paljudes keemilistes protsessides tõestanud oma paremust ja kulutasuvust võrreldes muude energialiikidega, nagu soojus- või elektrienergia.Kiirgustehnikad on võimsuse osas head ja nende paigaldamiseks on vaja vaid väikest ruumi.

Polümeeride kiirgust saab kasutada erinevates tööstusharudes, st biomeditsiinilises, tekstiili-, elektri-, membraani-, tsemendi-, pinnakatte-, kummi-, rehvi- ja veljetööstuses, vahtplastitööstuses, jalatsites, trükirullides, lennunduses ja farmaatsiatööstuses.Käesolevas ülevaates on tähelepanu suunatud eelkõige neljale sektorile: biomeditsiinile, tekstiili-, elektri- ja membraanitehnoloogiatele.