Техника - молодёжи 1979-03, страница 11![]() НА ПЕРЕДНЕМ НРАЕ НАУНИСОЗИДАЮЩАЯ РАДИАЦИЯ ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВ, доктор химических наук, профессор Ленинградского государственного университета Перед нами множество одинаковых то размеру полиэтиленовых кубиков. Нагреем их. На наших глазах один из кубиков превращается в шар, другой — в конус, пирамиду, третий — в незамысловатую фигуру. Детская забава? Да. Но на уровне современных радиационных химических превращений в полимерных системах. Радиация... Страшная способность к разрушению, уничтожению любого проявления жизни и вместе с тем тонкий, целенаправленный синтез гигантских органических молекул— полимеров. Казалось бы, явления взаимоисключающие. Однако уже не один год радиация и полимеры не только сосуществуют, но и активно сотрудничают друг с другом. Сотрудничество это оформилось в отдельную область научных исследований и инженерных дерзаний — радиационную химию и технологию полимеров, о которых и пойдет речь. * * * Несколько лет назад медики столкнулись с серьезной проблемой. Некоторые лекарственные препараты при частом приеме вызывали нежелательные побочные эффекты. Нужно было или уменьшать дозировку, или сокращать частоту приема. Если же каким-то образом растянуть время действия препарата, то можно за один раз получать нужную дозу. Химики предложили следующее: «прививать» терапевтически активное соединение к полимеру, легко растворимому в воде или плазме крови. По мере размывания носителя активное вещество постепенно поступает в кровь, причем поступление можно регулировать. Но оказалось, что обычные методы изготовления таких полимеров не совсем удобны. Остатки участвующих в полимеризации катализаторов или инициаторов зачастую далеко не безвредны для человеческого организма. При небольшом нагревании инициаторы распадаются ; образующиеся осколки-радикалы моментально начинают синтез полимеров из виниловых, акриловых и прочих мономеров, а их осколки остаются в составе образующейся макромолекулярной цепи, загрязняя ее. Остатки инициаторов либо об-щетоксичны и канцерогенны, либо выделяют в организм циано-груп-пу («диниз»). Препарат, выработанный по такой технологии, перед тем, как попасть к потребителю, должен пройти тщательную очистку от опасных остатков. Но очистка трудна, а подчас и невозможна. Где же выход? Выручает радиационный катализ. Химизм процесса следующий. Давно уже установлено, что активные излучения — гамма-лучи и ускоренные электроны, генерируемые на специальных установках, могут стимулировать синтез высокомолекулярных соединений без всяких катализаторов. Под лучевым воздействием в облучаемом материале (мономере) образуются некие «активные» центры, работающие как инициаторы. Фрагмент мономера, инициирующий полимерную цепь, той же химической природы, что и конечный продукт; никакие посторонние вещества в процессе не участвуют, полимер получается «чистым». Дополнительная очистка отпадает. Следует заметить: использование радиационных установок (изотопных источников или электрофизической ускорительной аппаратуры) уже не новость. С их помощью проводят, например, стерилизацию различных медицинских препаратов, пищевых продуктов, стимулируют биологические функции посевного материала, ускоренно «старят» коньяк, обеззараживают сточные воды. В последние же годы, когда полимеры внедрились практически во все отрасли народного хозяйства, возникла серьезная необходимость в разработке новых их видов с новыми свойствами. Радиация оказалась незаменимой в решении этих задач. Обнаружено, что активные излучения могут не только катализировать синтез полимолекул, но способны структурировать, «сшивать» макромолекуляр-ные цепи (к примеру, вулканиза ция каучука, отверждение смол), «прививать» молекулы полимера к другим материалам... Арсенал возможностей радиационной химии оказался практически неисчерпаемым. Более того, ученые научились регулировать механизм полимеризации. В зависимости от температуры, типа мономера и других условий можно генерировать заранее заданные «активные» центры любой природы — радикальные, ионные, ион-радикальные... Можно растить полимерную цепь по тому или иному требуемому механизму, из одного и того же мономера получать либо эластомер — аналог каучука, либо пластик — аналог гуттаперчи. Каковы перспективы радиационной химии полимеров? Наибольшее применение в зарубежной промышленности сегодня нашел метод радиационного отверждения полимерных лакокрасочных покрытий. Химически его можно отнести к реакциям структурирования цепей макромолекул. Преимущества метода значительны. Во-первых, он позволяет организовать высокоэффективное поточное производство, во-вторых, из рецептуры лака можно удалить легковоспламеняющийся и взрывоопасный растворитель, в-третьих, упрощается технология отделки покрытий на дереве и металле, сокращается производственная площадь. Удобнее всего использовать при этом не гамма-лучи, а ускоренные электроны. Проникающая способность у электронного пучка не очень велика, и это особой роли не играет, важно только иметь большую мощность дозы излучения, чтобы как можно быстрее провести в лаковой пленке процесс отверждения. Ленинградский научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры имени Д. В. Ефремова разработал промышленные типы таких ускорителей. Скорость конвейера при нанесении полимера на металлическую фольгу может достигать двух сотен и более метров в минуту! При формировании покрытий по дереву скорость существенно меньше. За рубежом уже функционируют промышленные установки по нанесению прозрачных лаковых и непрозрачных пигментированных пленок на щитовые элементы мебели. В нашей стране такой метод используется в первую очередь для лакировки футляров телевизоров. На очереди организация мебельного производства. Уже запланировано строительство линии на одном из предприятий объединения Ленмебель. Если взять древесину, даже относительно малоценную — осину, березу, — пропитать ее равномерно жидким мономером, а затем под 9
|