Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 62
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
5.5.2 ПРИРОДА ПОЛИМЕРОВ
Модификация поверхности всех типов синтетических, а также природных полимеров может быть осуществлена с использованием метода радиационно-индуцированной прививки. Степень прививки и свойства конечного привитого продукта зависят главным образом от структуры и морфологии полимера. Следовательно, полимер должен соответствовать этим требованиям. Полимеры, которые разлагаются, когда на их поверхность падает высокое облучение, не следует обрабатывать высокой дозой облучения. Следовательно, предварительное облучение обычно не подходит для этого типа полимера. Более того, химическая и радиационная прививка может быть выполнена для радиационно-стойких материалов.
Количество радикалов, образующихся в полимерной подложке, сильно определяет степень прививки в радиационно-привитых полимерах. Радикалы, образующиеся в результате облучения, и последующее превращение радикалов (парамагнитные частицы, образующиеся в результате облучения) можно эффективно отслеживать с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Этот метод очень полезен для сравнения количества радикалов, образовавшихся в полимерной подложке, а также для прогнозирования поведения прививки, например, когда разные полимеры облучаются одинаковой дозой, сохраняя все условия одинаковыми, количество образующихся радикалов в полимерных подложках варьируется от одного полимера к другому. То же самое относится и к степени прививки радиационно-индуцированных полимеров с использованием взаимного метода прививки.
Кристалличность полимера также влияет на степень прививки. Когда в качестве основы используются природные полимеры, то генерацию радикалов следует проводить более осторожно, так как радиация может вызвать разрушение полимера. Кроме того, когда полимерные отходы используются в качестве прививочного материала, необходимо проводить соответствующую очистку.
5.5.3 ПРИРОДА РАСТВОРИТЕЛЯ
Степень прививки для одного и того же мономера, дозировка, атмосферная реакция, температура и т. д. могут значительно различаться в зависимости от растворителя, его свойств и поведения в процессе прививки. Форма растворителя влияет не только на эффективность прививки, но и на
однородность привитых цепей, которую можно получить с помощью хорошо набухающих растворителей. Гидрофильные мономеры обычно используются для прививки воды и спирта. Однако растворитель следует подбирать экспериментально для каждого механизма прививки, в частности для процессов прививки, опосредованных ОПЦ (Aminabhavi & Deshmukh, 2016).
5.5.4 ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ
Прививку, вызванную радиацией, часто можно сделать с помощью гамма-излучения (60Ко,137Cs) и излучения электронного пучка. По сравнению с процессом предварительного облучения, где выбранной энергией является электронный пучок, генерация свободных радикалов обычно достигается с использованием источника гамма-излучения. Ключевое различие между этими двумя формами радиации заключается в величине облучения, т.е. описывается как доза, введенная в течение заданного периода времени. Предельная доза для изотопных источников сравнительно мала (кГр/ч), тогда как для электронных пучков она высока (кГр/с). Однако при использовании источника гамма-излучения период облучения значительно больше (ч), чем при использовании пучка электронов высокой энергии (мин или с). Этот аспект значительно влияет на степень прививки. Чем выше дозировка, тем больше радикалов образуется в полимерном материале, что напрямую влияет на степень прививки. Интенсивность дозировки влияет на концентрацию и время жизни радикалов, деградацию, и период после этого цепи роста трансплантата обрываются. При взаимной или одновременной прививке улучшение интенсивности дозировки приводит к ухудшению эффективности прививки при той же дозировке, поскольку высокая концентрация радикалов улучшает их рекомбинацию, способствуя более быстрому завершению цикла и дальнейшей гомополимеризации (Bhunia, Goswami, Chattopadhyay, & Bandyopadhyay, 2011).
5.5.5 ТЕМПЕРАТУРА
Температура оказывает прямое влияние на степень прививки в привитых сополимерах. Степень прививки можно рассчитать как:
Масса привитого сополимера масса взятого полисахарида Степень прививки = × 100%
Вес взятого полисахарида
Различные типы соединений, такие как аллильные, алкильные и пероксирадикалы, образуются при облучении пучком электронов на поверхности полимерной основы. Стабильность каждого вида радикала зависит от температуры.
5.5.6 ТЕМПЕРАТУРА ОБЛУЧЕНИЯ
В случае прививки до облучения облучение полимерной основы следует проводить при более низкой температуре, чтобы предотвратить рекомбинацию самого радикала в процессе облучения. Затем радикалы запасаются, и после этого с этими сохраненными радикалами будет проводиться привитая полимеризация.
Это не относится к взаимной прививке. В случае взаимной прививки на степень прививки влияет температура, при которой полимерный остов облучается электронным пучком. Если полимер, на котором должна быть выполнена прививка, облучается при температуре выше, чем температура его стеклования, Tграмм, то подвижность полимерных цепей сильно возрастает, за счет чего они мигрируют к местам, где будет происходить прививка, уменьшая степень прививки. С другой стороны, если облучение проводится при температуре ниже температуры стеклования, то полимерные цепи остаются жесткими и, следовательно, мономер должен приближаться к полимеру к эффективному контакту. Следовательно, прививку следует проводить при оптимальной температуре, и, следовательно, ее выбор необходим для получения более высокой эффективности прививки (Ghobashy & Khafaga, 2017).
5.5.7 ТЕМПЕРАТУРА ПРИВЯЗКИ
Как правило, с повышением температуры реакции скорость реакции увеличивается. Таким образом, для реакции привитой сополимеризации с повышением температуры скорость прививки увеличивается. Одновременно протекают несколько реакций, которые могут быть ускорены повышением температуры и приводят к их прекращению. Кроме того, при повышении температуры:
1. Процесс прививки усиливается за счет изменения кинетики прививки.
2. Разложение пероксидных радикалов и образование активного центра для полимеризации и, следовательно, продолжения цепи (Golshaei & Güven, 2017).
5.6 СОПРОТИВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЮ ГОМОПОЛИМЕРОВ
В радиационно-опосредованной прививке очень важна роль супрессора гомополимеризации. Предполагается, что при падении ионизирующего излучения на поверхность реагентов активные радикалы образуются как на поверхности полимерной основы, так и на поверхности мономера. Реакция образования гомополимера будет благоприятной, если концентрация мономера высока, а также у него присутствует высокая реакционная способность. Но это нежелательно, так как в этом случае модификация поверхности полимерной основы не будет достигнута. Так, подавление гомополимеризации может быть достигнуто добавлением очень небольшого количества подавителя.
Неорганические соли металлов, такие как хлорид железа (II) (FeCl2), хлорид меди (II) (CuCl2), сульфат меди (II) (CuSO4) и сульфат аммонийного железа (II) (Fe(NH4)2(SO4)2(6H2O)) (соль Мора) можно использовать в качестве добавок для подавления образования гомополимеров. Эти добавки используются в водных растворах мономеров, и после растворения они становятся поглотителями гидроксильных радикалов, уменьшая тем самым гомополимеризацию. Существует оптимальная концентрация этих солей для использования в качестве добавки.
Более того, если будет добавлена большая концентрация добавок, это повлияет на степень прививки.
Некоторые исследования также показали, что с увеличением количества солей меди и железа в качестве добавок увеличивается степень прививки (Hassan & Zohdy, 2018).
5.7 РОЛЬ ДОБАВОК
Степень прививки можно увеличить добавлением в систему раствора мономера минеральных кислот, таких как соляная кислота, серная кислота и т.д. В условиях низкого pH при радиолизе воды образуются гидратированные электроны, которые захватываются протонами, превращая их в атомы водорода. Эти частицы обладают большей способностью извлекать водород из полимерной цепи, чем их электроны-предшественники. В результате увеличивается выход радикалов, образующихся в полимерных цепях, что приводит к усилению активных центров, инициирующих прививку.
Также добавление полифункциональных мономеров может ускорить реакцию полимеризации.
5.8 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИВИВНЫХ СОПОЛИМЕРОВ
Привитые сополимеры следует экстрагировать с использованием подходящих растворителей перед выполнением характеристики после успешного завершения процесса привитой сополимеризации для удаления непрореагировавших мономеров, свободных полимеров и остаточных добавок. После стирки изделие сушат до постоянного веса. Степень прививки (DG) определяют с помощью следующего уравнения:
, где:
W = вес привитого полимера,
W0= вес непривитого полимера.
Существует множество аналитических методов для сбора информации о поверхности полимера, которая может быть в диапазоне от микрона до нанометра.
Сравнительный анализ привитых и непривитых образцов может подтвердить эффекты прививки: инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье с ослабленным полным отражением (ATR-FTIR), спектроскопия комбинационного рассеяния, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS), атомно-силовая микроскопия (АСМ), атомная сканирующая электронная микроскопия (SEM) и измерение краевого угла (CA).
