Sieciowanie polimerów – podstawowe informacje

Polimery to związki chemiczne, zarówno organiczne, jak i nieorganiczne, które mogą mieć bardzo różny skład i budowę wewnętrzną. Jedno je łączy – wszystkie polimery zbudowane są z wielokrotnie powtórzonych, połączonych ze sobą najczęściej liniowo jednostek. Cząstki polimerów mogą tworzyć pomiędzy sobą również wiązania przestrzenne, tworząc trójwymiarowe sieci. W zależności od tego, ile jest takich wiązań pomiędzy cząsteczkami polimeru, tym ma on twardszą konsystencję. Polimery, w których występują tylko pojedyncze wiązania tego typu, albo nie ma ich wcale, najczęściej mają konsystencję żelu. Większa ilość połączeń sprawia, że polimer bardziej przypomina gumę. Najgęściej usieciowane polimery przybierają formę twardych tworzyw. Istnieją różne metody sieciowania polimerów, dzięki którym można nadać im pożądane właściwości. Jedną z nich jest sieciowanie radiacyjne.

Czym jest sieciowanie radiacyjne polimerów?

Przede wszystkim warto odpowiedzieć sobie na pytanie o to, co to jest sieciowanie radiacyjne polimerów. Jest to metoda sieciowania, która polega na wybijaniu z łańcucha polimerowego pojedynczych atomów wodoru, w miejsce których powstają wiązania pomiędzy sąsiadującymi ze sobą łańcuchami. Atomy wybijane są przy pomocy wiązki przyspieszonych elektronów w warunkach próżni. W ten sposób usieciowany polimer nabiera nowych właściwości. Przede wszystkim zmienia się jego twardość. Polimery o konsystencji gumy mogą nabrać w ten sposób również właściwości, którą często określa się jako pamięć kształtu. Jednocześnie sieciowanie radiacyjne polimerów nie wymaga użycia związków, które wchodzą w reakcję z sieciowanym tworzywem, wysokiej temperatury, ani ciśnienia, a więc nie zmienia pozostałych właściwości danego polimeru. Zasadniczo sieciowanie tego typu, podobnie jak w przypadku innych metod, zwiększa twardość i wytrzymałość mechaniczną (ale również kruchość), odporność na wysokie temperatury i odporność na czynniki chemiczne.

Na czym polega sieciowanie radiacyjne?

Sieciowanie radiacyjne polimerów przeprowadzane jest w specjalnych akceleratorach. W warunkach próżni na elektrony oddziałuje się wysokim napięciem, które wytwarza energię nawet kilku milionów elektronowoltów. W ten sposób uzyskuje się strumień rozpędzonych elektronów, które następnie przepuszczane są przez sieciowane tworzywo. Sieciowanie tą metodą pozwala na uzyskanie unikalnych właściwości, jednak wymaga bardzo dużych nakładów energetycznych. Należy przy tym zaznaczyć, że metoda ta uważana jest w dalszym ciągu za nowatorską, a na świecie trwają intensywne prace nad jej rozwojem. Obecnie ilość działających akceleratorów do sieciowania radiacyjnego jest w dalszym ciągu stosunkowo niewielka.

Gdzie wykorzystuje się sieciowanie radiacyjne polimerów?

Sieciowanie radiacyjne polimerów znajduje zastosowanie przede wszystkim w przemyśle tworzyw sztucznych. Metoda pozwala na uzyskanie tworzyw o znacznie zwiększonej wytrzymałości na czynniki mechaniczne, termiczne i chemiczne. Jednocześnie w dalszym ciągu trwają intensywne badania nad podatnością na sieciowanie tą metodą różnych materiałów, które wykorzystywane są w poszczególnych gałęziach przemysłu. Sieciowaniu tą metodą poddaje się między innymi takie materiały jak polietylen, polistyren, polifluorek winylu, alkohol poliwinylowy, czyli jedne z najpowszechniej wykorzystywanych dziś tworzyw sztucznych. Przykładem konkretnego wykorzystania sieciowania radiacyjnego jest sieciowanie izolacji kabli, które zyskują dzięki temu o wiele większą odporność na uszkodzenia i większą wydajność energetyczną.