ประเภทของปฏิกิริยาการแผ่รังสีและอุตสาหกรรมโพลีเมอร์ที่เกี่ยวข้อง

ปฏิกิริยาที่เกิดจากการแผ่รังสีสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท: (1) การเชื่อมขวางและการแยกส่วน และ (2) การกราฟต์และการบ่ม

การเชื่อมขวางคือการสร้างพันธะระหว่างโมเลกุลของโซ่โพลีเมอร์ระดับของการเชื่อมขวางเป็นสัดส่วนกับปริมาณรังสีไม่ต้องการการจัดกลุ่มที่ไม่อิ่มตัวหรืออื่นๆมีข้อยกเว้นบางประการ (เช่นเดียวกับโพลีเมอร์ที่มีส่วนผสมของอะโรเมติกส์) โครงสร้างทางเคมีไม่แตกต่างกันมากนักมันไม่ต่างกันมากตามอุณหภูมิแม้ว่ากลไกของการเชื่อมโยงข้ามด้วยรังสีจะได้รับการศึกษาตั้งแต่การค้นพบครั้งแรก แต่ก็ยังไม่มีข้อตกลงที่แพร่หลายเกี่ยวกับธรรมชาติที่แน่นอนของมันกลไกของการเชื่อมขวางโดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามโพลีเมอร์ที่เกี่ยวข้องกลไกที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการแยกพันธะ C-H บนสายโซ่โพลีเมอร์หนึ่งสายเพื่อสร้างอะตอมไฮโดรเจน ตามด้วยการแยกอะตอมไฮโดรเจนตัวที่สองออกจากสายโซ่ข้างเคียงเพื่อผลิตไฮโดรเจนโมเลกุลจากนั้นอนุมูลโพลีเมอร์สองตัวที่อยู่ติดกันรวมกันเพื่อสร้างการเชื่อมขวาง ผลโดยรวมของการเชื่อมขวางคือมวลโมเลกุลของโพลีเมอร์จะเพิ่มปริมาณรังสีอย่างต่อเนื่อง นำไปสู่โซ่ที่แตกแขนงจนกระทั่งในที่สุดเครือข่ายโพลีเมอร์สามมิติจะถูกสร้างขึ้นเมื่อแต่ละโซ่โพลีเมอร์เชื่อมโยงกัน ไปอีกห่วงโซ่หนึ่ง

ในทางตรงกันข้าม การแยกส่วนเป็นกระบวนการตรงกันข้ามของการเชื่อมขวาง ซึ่งการแตกของพันธบัตร C-C เกิดขึ้นการเชื่อมขวางจะเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยในขณะที่กระบวนการหลังลดน้ำหนักลงหากพลังงานของการแผ่รังสีสูง การแตกของสายโซ่จะเกิดขึ้นจากการแตกตัวของพันธะ C–Cอย่างไรก็ตามในตัวกลางของสารละลายเติมอากาศ วิธีการเชิงกลไกของการแยกส่วนจะดำเนินการในลักษณะทางอ้อมอนุมูลอิสระโพลีเมอร์ถูกสร้างขึ้นโดยอนุมูลอิสระของตัวทำละลาย ซึ่งก่อตัวขึ้นแล้วจากการแผ่รังสี การเติมออกซิเจนกับอนุมูลอิสระโพลีเมอร์จะทำให้เกิดสายพันธุ์เปอร์ออกซี ซึ่งเมื่อตำแหน่งสลายตัวจะทำให้เกิดโมเลกุลขนาดเล็กลงการย่อยสลายออกซิเดชั่นของโพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับตัวทำละลายที่ใช้ในระบบที่จริงแล้วการย่อยสลายโพลีเมอร์จะแข่งขันกับการเกิดออกซิเดชันของตัวทำละลาย

การต่อกิ่งเป็นวิธีการที่นำโมโนเมอร์ไปวางบนสายโซ่โพลีเมอร์ในแนวขวาง โดยที่ความมั่นใจก็คือการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันอย่างรวดเร็วของส่วนผสมโอลิโกเมอร์โมโนเมอร์เพื่อสร้างสารเคลือบ ซึ่งถูกยึดเหนี่ยวด้วยแรงทางกายภาพกับซับสเตรตในรูปแบบที่ง่ายที่สุด วิธีการดังกล่าวเกี่ยวข้องกับระบบที่ต่างกัน สารตั้งต้นจะเป็นฟิล์ม เส้นใย หรือแม้แต่ผง โดยมีโมโนเมอร์เป็นของเหลว ไอระเหย หรือสารละลายที่ไม่ละลายน้ำมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างการต่อกิ่งและการบ่มแม้ว่าจะมีความแตกต่างบางประการก็ตามจริงๆ แล้วกระบวนการต่อกิ่งไม่มีการจำกัดเวลาอาจใช้เวลาหลายนาที ชั่วโมง หรือแม้แต่วัน ในขณะที่การบ่มมักเป็นกระบวนการที่รวดเร็วมากซึ่งเกิดขึ้นภายในเสี้ยววินาทีในการต่อกิ่ง พันธะโคเวเลนต์ C-C จะเกิดขึ้น ในขณะที่ในการบ่ม พันธะมักจะเกี่ยวข้องกับแรงที่อ่อนแอกว่า van der Waals หรือแรงกระจายของลอนดอนพันธะ van der Waals ดำเนินการในระยะทางที่มีการทับซ้อนกันหรือการแลกเปลี่ยนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีการทับซ้อนกัน และโดยทั่วไปแล้วจะเกี่ยวข้องกับพลังงานที่มีขนาดเล็กกว่าอย่างไรก็ตาม พันธะโควาเลนต์มีประสิทธิภาพในระยะห่างระหว่างนิวเคลียร์เพียงเล็กน้อย และสัมพันธ์กับการทับซ้อนของอิเล็กตรอน การแลกเปลี่ยน และส่งผลให้มีพลังงานสูงขึ้นสิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งของปฏิกิริยาการบ่มคือความเป็นไปได้ที่การกราฟต์และการบ่มจะเกิดขึ้นพร้อมกัน ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการยึดเกาะและความยืดหยุ่น

การต่อกิ่งดำเนินการได้สามวิธี: (a) การฉายรังสีก่อน;(b) เปอร์ออกซิเดชันและ (c) เทคนิคการฉายรังสีร่วมกันในเทคนิคก่อนการฉายรังสี แกนหลักของโพลีเมอร์ตัวแรกจะถูกฉายรังสีในสุญญากาศหรือต่อหน้าก๊าซเฉื่อยเพื่อก่อตัวเป็นอนุมูลอิสระจากนั้นซับสเตรตโพลีเมอร์ที่ถูกฉายรังสีจะถูกบำบัดด้วยโมโนเมอร์ซึ่งเป็นของเหลวหรือไอหรือเป็นสารละลายในตัวทำละลายที่เหมาะสมอย่างไรก็ตาม ในวิธีการต่อกิ่งด้วยเปอร์ออกซิเดชันนั้น ลำต้นโพลีเมอร์จะต้องได้รับรังสีพลังงานสูงเมื่อมีอากาศหรือออกซิเจนผลลัพธ์ที่ได้คือการก่อตัวของไฮโดรเปอร์ออกไซด์หรือไดเปอร์ออกไซด์ ขึ้นอยู่กับลักษณะของแกนหลักโพลีเมอร์และสภาวะการฉายรังสีจากนั้นผลิตภัณฑ์เปอร์ออกไซด์ซึ่งมีความเสถียรจะถูกบำบัดด้วยโมโนเมอร์ที่อุณหภูมิสูงกว่า ซึ่งเปอร์ออกไซด์จะเกิดการสลายตัวทางโทราดิคอล ซึ่งจากนั้นจึงเริ่มต้นการกราฟต์ข้อดีของเทคนิคนี้คือสามารถเก็บผลิตภัณฑ์เพอรอกซีระดับกลางไว้ได้เป็นเวลานานก่อนที่จะดำเนินการขั้นตอนการต่อกิ่งในทางกลับกัน ด้วยเทคนิคการฉายรังสีร่วมกัน โพลีเมอร์และโมโนเมอร์จะถูกฉายรังสีพร้อมกันเพื่อสร้างอนุมูลอิสระและทำให้เกิดการเติมเนื่องจากโมโนเมอร์ไม่ได้สัมผัสกับรังสีในเทคนิคก่อนการฉายรังสี ข้อได้เปรียบที่ชัดเจนของวิธีการนั้นก็คือ ค่อนข้างปราศจากปัญหาการเกิดโฮโมโพลีเมอร์ซึ่งเกิดขึ้นกับเทคนิคพร้อมกันอย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่ตัดสินใจของเทคนิคก่อนการฉายรังสีคือการแตกตัวของโพลีเมอร์พื้นฐานเนื่องจากการฉายรังสีโดยตรง ซึ่งทำให้เกิดการก่อตัวของบล็อคโคโพลีเมอร์เป็นส่วนใหญ่มากกว่ากราฟต์โคโพลีเมอร์