يمكن تصنيف التفاعلات التي يبدأها الإشعاع بشكل قاطع إلى نوعين: (1) التشابك والقطع و (2) التطعيم والمعالجة.
التشابك هو تكوين الرابطة بين الجزيئات لسلاسل البوليمر.تتناسب درجة التشابك مع جرعة الإشعاع.لا يتطلب مجموعات غير مشبعة أو غيرها من المجموعات الأكثر تفاعلية.مع بعض الاستثناءات (كما هو الحال في البوليمرات التي تحتوي على مواد عطرية)، فإنها لا تختلف بشكل كبير مع التركيب الكيميائي.ولا يختلف بشكل كبير مع درجة الحرارة.على الرغم من أن آلية الارتباط المتبادل بالإشعاع تمت دراستها منذ اكتشافها الأولي، إلا أنه لا يوجد حتى الآن اتفاق واسع النطاق حول طبيعتها الدقيقة.تختلف آلية الارتباط المتشابك عمومًا باختلاف البوليمرات المعنية.تتضمن الآلية المقبولة عالميًا انقسام رابطة C-H على سلسلة بوليمر واحدة لتكوين ذرة هيدروجين، يليها استخراج ذرة هيدروجين ثانية من سلسلة مجاورة لإنتاج الهيدروجين الجزيئي.ثم يتحد الجذران البوليمريان المتجاوران ليشكلا رابطًا متشابكًا. التأثير الإجمالي للربط المتشابك هو أن الكتلة الجزيئية للبوليمر تزيد بشكل مطرد من جرعة الإشعاع، مما يؤدي إلى سلاسل متفرعة حتى يتم في النهاية تشكيل شبكة بوليمر ثلاثية الأبعاد عندما يتم ربط كل سلسلة بوليمر إلى سلسلة أخرى.
في المقابل، فإن الانقطاع هو العملية المعاكسة للتشابك التي يحدث فيها تمزق روابط C-C.يؤدي التشابك إلى زيادة متوسط الوزن الجزيئي بينما تعمل العملية الأخيرة على تقليله.إذا كانت طاقة الإشعاع عالية، يحدث كسر السلسلة من خلال انقسام الرابطة C-C.ومع ذلك، في وسط المحلول الهوائي، فإن الطريقة الميكانيكية للقطع تتم بطريقة غير مباشرة.يتم إنشاء الجذور الحرة البوليمرية بواسطة الجذور الحرة المذيبات، والتي تكونت بالفعل عن طريق الإشعاع. ويشكل إضافة الأكسجين مع الجذور الحرة البوليمرية أنواع البيروكسي، والتي عند التحلل تشكل جزيئات أصغر.يعتمد التحلل التأكسدي للبوليمرات على المذيب المستخدم في النظام.في الواقع، يتنافس تحلل البوليمر مع أكسدة المذيب.
التطعيم هو طريقة يتم فيها إدخال المونومرات بشكل جانبي إلى سلسلة البوليمر حيث يتم ضمان البلمرة السريعة لخليط مونومر قليل القسيم لتشكيل طبقة، والتي ترتبط بشكل أساسي بالقوى الفيزيائية بالركيزة.وفي أبسط أشكالها، تتضمن هذه الأساليب أنظمة غير متجانسة، حيث تكون الركيزة عبارة عن طبقة رقيقة أو ألياف أو حتى مسحوق، ويكون المونومر في صورة سائل أو بخار أو محلول غير متجانس.هناك علاقة وثيقة بين التطعيم والمعالجة على الرغم من وجود بعض الاختلافات.في الواقع، لا يوجد حد زمني لعملية التطعيم.يمكن أن يستغرق الأمر دقائق أو ساعات أو حتى أيام، في حين أن المعالجة عادة ما تكون عملية سريعة جدًا تحدث في جزء من الثانية.في التطعيم، يتم تشكيل روابط C-C التساهمية بينما في المعالجة، عادة ما تتضمن الروابط قوى تشتت أضعف أو قوى تشتت لندن.تعمل رابطة فان دير فالس على مسافات حيث يكون هناك القليل أو لا يوجد أي تداخل أو تبادل، وترتبط عمومًا بالطاقات الأصغر.ومع ذلك، فإن الرابطة التساهمية فعالة عند المسافات الصغيرة بين النوى وترتبط بتداخل الإلكترونات وتبادلها، وبالتالي الطاقات الأعلى.جانب آخر مهم من تفاعلات المعالجة هو احتمال حدوث تطعيم متزامن مع المعالجة مما يؤدي إلى تحسين خصائص المنتج النهائي، خاصة في الالتصاق والمرونة.
تتم عملية التطعيم بثلاث طرق مختلفة: (أ) ما قبل التشعيع؛(ب) البيروكسيد و (ج) تقنية التشعيع المتبادل.في تقنية ما قبل التشعيع، يتم تشعيع العمود الفقري للبوليمر الأول في الفراغ أو في وجود غاز خامل لتكوين جذور حرة.تتم بعد ذلك معالجة ركيزة البوليمر المشععة باستخدام المونومر، والذي يكون إما سائلًا أو بخارًا أو كمحلول في مذيب مناسب.ومع ذلك، في طريقة التطعيم البيروكسيدي، يتعرض بوليمر الجذع لإشعاع عالي الطاقة في وجود الهواء أو الأكسجين.والنتيجة هي تكوين هيدرو بيروكسيدات أو ثنائي بيروكسيدات اعتمادا على طبيعة العمود الفقري البوليمري وظروف التشعيع.يتم بعد ذلك معالجة منتجات البيروكسي، المستقرة، بالمونومر عند درجة حرارة أعلى، حيث تخضع البيروكسيدات إلى جذور التحلل، والتي تبدأ بعد ذلك في التطعيم.وميزة هذه التقنية هي أنه يمكن تخزين منتجات البيروكسي الوسيطة لفترات طويلة قبل تنفيذ خطوة التطعيم.من ناحية أخرى، باستخدام تقنية التشعيع المتبادل، يتم تشعيع البوليمر والمونومرات في وقت واحد لتكوين الجذور الحرة وبالتالي تتم عملية الإضافة.وبما أن المونومرات لا تتعرض للإشعاع في تقنية ما قبل التشعيع، فإن الميزة الواضحة لهذه الطريقة هي أنها خالية نسبيًا من مشكلة تكوين البوليمر المتجانس التي تحدث مع التقنية المتزامنة.ومع ذلك، فإن العيب المحدد لتقنية ما قبل التشعيع هو فصل البوليمر الأساسي بسبب تشعيعه المباشر، والذي يؤدي في الغالب إلى تكوين كتلة بوليمرات مشتركة بدلاً من بوليمرات مشتركة مطعمة.
وقت النشر: 03 مايو 2017