Ocena odporności radiacyjnej tworzyw polimerowych z wykorzystanie GC

• Autorzy: Głuszewski Wojciech

Warianty tytułu

EN

Assessment of radiation resistance of polymeric plastics using GC

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skutki spowodowane promieniowaniem jonizującym idą najdalej ze wszystkich przemian polimerów wywołanych czynnikami zewnętrznymi (poza destrukcją termiczną). Pierwotne zjawiska zachodzą z małą energią aktywacji, jednak wtórne procesy, zwłaszcza te na powierzchni, wykazują silną zależność od temperatury. Wydajności wydzielania wodoru (H2) i pochłaniania tlenu (O2) są wygodnymi parametrami oceny radiacyjnej odporności węglowodorowych polimerów. Objętość radiolitycznego wodoru jest proporcjonalna do liczby wolnych rodników. Te reaktywne indywidua determinują wtórne zjawiska: oksydegradacji, sieciowania i tworzenia wiązań podwójnych. Przy zastosowaniu chromatografii gazowej (GC) można jednocześnie oznaczać zawartość wodoru i tlenu. Na jednym chromatogramie uzyskujemy informacje na temat wydajności tworzenia się makrorodników oraz wtórnego postradiacyjnego utleniania. W artykule przedstawiono wyniki badań radiolizy polimerów z wykorzystaniem kolumny pakowanej, detektora cieplnoprzewodnościowego oraz akceleratorów elektronów (EB) i źródeł promieniowania gamma (ɣ). Jako przykłady wybrano dwa wydawałoby się podobne polimery: polietylen i polipropylen. Polietylen łatwo sieciuje i poprawia właściwości użytkowe, natomiast polipropylen ze względu na przestrzenną zawadę grupy metylowej praktycznie nie tworzy w atmosferze powietrza wiązań poprzecznych i łatwo się utlenia w procesie łańcuchowym. Wspomniano także o badaniach biodegradowalnych pianek na bazie PLA i PCL. Zaproponowana metodologia badań radiolizy polimerów może być pożyteczna na wstępnym etapie prac zarówno przy doborze tworzyw sztucznych pod kątem sterylizacji radiacyjnej wyrobów medycznych, jak również celowej korzystnej modyfikacji użytkowych parametrów materiałów (np. przyśpieszonej wchłanialności).

EN

The effects caused by ionizing radiation go the farthest from all the changes in polymers caused by external factors (except for thermal destruction). Primary phenomena occur with low activation energy, however secondary processes, especially those on the surface, show a strong dependence on temperature. The hydrogen evolution (H2) and oxygen (O2) uptake efficiencies are convenient parameters for assessing the radiation resistance of hydrocarbon polymers. The volume of radiolytic hydrogen is proportional to the number of free radicals. These reactive individuals determine the secondary phenomena: oxidation, cross-linking and double bond formation. With gas chromatography (GC), the hydrogen and oxygen levels can be determined simultaneously. In one chromatogram, we obtain information on the efficiency of macro-radical formation and secondary post-radiation oxidation. The article presents the results of polymer radiolysis studies with the use of a packed column, thermal conductivity detector, electron accelerators (EB) and gamma radiation sources (ɣ). Two apparently similar polymers were selected as examples: polyethylene and polypropylene. Polyethylene easily cross-links and improves the functional properties, while polypropylene, due to the spatial hindrance of the methyl group, practically does not form cross-links in the air atmosphere and is easily oxidized in the chain process. Mention was also made of the research on biodegradable foams based on PLA and PCL. The proposed methodology of polymer radiolysis research may be useful at the initial stage of work, both in the selection of plastics for radiation sterilization of medical devices as well as favorable modification of the functional parameters of materials (e.g. accelerated absorption).

Słowa kluczowe

PL

polimery; radioliza; chromatografia gazowa; sterylizacja radiacyjna; modyfikacja radiacyjna

EN

polymers; radiolysis; gas chromatography; radiation sterilization; radiation modification

• Wydawca: Indygo Zahir Media
• Czasopismo: Inżynier i Fizyk Medyczny
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 11, nr 3
• Strony: 223--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Głuszewski Wojciech

• Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, ul. Dorodna 16, 03-195 Warszawa, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. Z.P. Zagórski: Modification, degradation and stabilization of polymers in view of the classification of radiation spurs, Radiation Physics and Chemistry, 63(1), 2020, 9-19.
• 2. W. Głuszewski: Zastosowania radiacyjnej modyfikacji polimerów w medycynie, Materiały Medyczne, 1, 2022.
• 3. W. Głuszewski: Unikatowe cechy radiacyjnych technologii sterylizacji i higienizacji, Hygeia Public Health, 56(1), 2021, 24-30.
• 4. M. Dąbrowska-Gralak, W. Głuszewski: Radiacyjna sterylizacja kolagenu, Inżynier i Fizyk Medyczny, 10(4), 2021, 345-348.
• 5. W. Głuszewski: Unikatowe cechy radiacyjnej sterylizacji i higienizacji, Inżynier i Fizyk Medyczny, 10(2), 2021, 99-102.
• 6. W. Głuszewski: Postradiacyjna oksydegradacja polimerów, Tworzywa Sztuczne w Przemyśle, 3, 2018, 102-104.
• 7. W. Głuszewski: Radioliza w składowiskach odpadów promieniotwórczych, Bezpieczeństwo Jądrowe i Ochrona Radiologiczna, Biuletyn Informacyjny Państwowej Agencji Atomistyki, 109 (1), 2018, 9-15.
• 8. S. Ahmed, Z. Ruimin: Stability and stabilization of polymers under irradiation, Raport IAEA – TECDOC – 1062, 1999, 129.
• 9. W. Głuszewski: The use of gas chromatography for the determination of radiolytic molecular hydrogen, the detachment of which initiates secondary phenomena in the radiation modification of polymers, Polimery, 2019, 64 (10), 44-49.
• 10. W. Głuszewski: Zjawiska ochronne w chemii radiacyjnej polipropylenu, Praca doktorska, 2008, IChTJ.
• 11. W. Głuszewski, GC investigation of post irradiation oxidation phenomena on polypropylene, Nukleonika, 66 (4), 2021, 187-192.
• 12. W. Głuszewski: Postradiacyjna degradacja polipropylenu (PP), Tworzywa Sztuczne w Przemyśle, 62(2), 2021, 54-55.
• 13. W. Głuszewski: Zastosowania radiolizy polimerów w energetyce, Nowa Energia, 1, 2022, 49-51.
• 14. R. Malinowski, A. Raszkowska-Kaczor, K. Moraczewski, W. Głuszewski, V. Krasinskyi, L. Modderburn: The structure and mechanical properties of hemp fibers-reinforced Poly(ε-Caprolactone) composites modified by electron beam irradiation, Appl. Sci. 2021, 11, 5317.
• 15. H. Lewandowska i in.: Optimization of novel human acellular dermal dressing sterilization for routine use in clinical practice, J. Mol. Sci. 22, 2021, 8467.
• 16. W. Głuszewski, G. Guzik: Radiacyjna konserwacja i identyfikacja napromieniowania żywności, Przemysł Spożywczy, 78(1), 2022, 14-17.