Техника - молодёжи 1979-03, страница 11

НА ПЕРЕДНЕМ НРАЕ НАУНИ

СОЗИДАЮЩАЯ 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