Сборник тезисов докладов X Международной молодежной научной конференции

Полярное сияние 2007

Ядерное будущее: безопасность, экономика и право

Секция «Перспективные приложения ядерных технологий»

СИНТЕЗ ПОЛИМЕРНЫХ СОРБЕНТОВ ПУТЕМ РАДИАЦИОННОЙ ПРИВИВОЧНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ИОНОГЕННЫХ МОНОМЕРОВ НА ГРАНУЛИРОВАННУЮ ПОЛИОЛЕФИНОВУЮ МАТРИЦУ

Ильичева Н.С., Китаева Н.К., Максимова И.Г., Дуфлот В.Р.

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики

Радиационная прививочная полимеризация является одним из методов получения новых полимерных материалов путем модифицирования достаточно хорошо известных промышленных полимеров (полиолефинов, фторсодержащих полимеров, полиамидов, поливинилхлорида и др.). Радиационная прививочная полимеризация основана на генерировании активных центров радикальной и ионной природы в различных полимерах под действием ионизирующего излучения с последующей прививочной полимеризацией разнообразных мономеров (акрилаты, винилпиридины, акриламид, N-изопропилакриламид, N-винилпирролидон и др.).

Преимуществами радиационной прививочной полимеризации являются: высокая универсальность метода в том плане, что модифицировать можно полимеры практически любой природы, размера и формы (пленки, волокна, порошки и т.д.); возможность модифицирования в ряде случаев на любую заданную глубину путем изменения энергии излучения; модифицирование можно проводить в широком диапазоне температур, включая низкие температуры, недоступных в случаях использования вещественных инициаторов [1-5].

Радиационная прививочная полимеризация широко используется для получения различных сорбентов. В последние годы проведены значительные работы по применению радиационной прививочной полимеризации для получения сорбентов с целью извлечения небольших количеств ионов металлов из водных растворов [2,3,6,7]. В качестве основного полимера используются дешевые и достаточно хорошо освоенные промышленностью полиолефиновые порошки или волокна. Для получения сорбентов полиолефины модифицируются путем радиационной прививочной полимеризацией ионногенными мономерами.

Цель работы — изучение особенностей процесса прививочной полимеризации акриловой кислоты на предварительно -облученные порошки полиэтилена и определение оптимальных параметров радиационно-химического модифицирования с целью создания ионнообменных сорбентов.

Прививочная полимеризация осуществлялась методом предварительного гамма-облучения ⁶⁰Со на воздухе из водных растворов акриловой кислоты. Доза облучения изменялась от 50 до 150 кГр.

В процессе работы было исследовано:

• влияние размера частиц порошка полиэтилена в интервале от 0,05 до 2 мм на изменение доли гель-фракции при -облучении;

• влияние дозы облучения на изменение доли гель-фракции при -облучении;

• влияние размера частиц порошка полиэтилена на предельную степень прививки;

• влияние размера частиц порошка полиэтилена на статическую обменную емкость сорбента.

При изучении порошков полиэтилена -облученных дозой 150 кГр установлено, что для образцов с размером частиц 0,05 мм и менее доля гель-фракции составляет около 0,5%, а для частиц с размером 1-2 мм - 99,6%. Также получено, что для порошка полиэтилена с размером частиц 0,25-0,5 мм с увеличением дозы -облучения от 50 до 150 кГр доза гель-фракции изменяется от ~50 до 65%. После -облучения размер частиц не меняется, а удельное содержание пероксидных групп практически не зависит от среднего диаметра исходного порошка.

Исследование прививочной полимеризации акриловой кислоты из ее водных растворов на порошки полиэтилена, -облученных дозой 150 кГр, показало, что предельная степень прививки полиакриловой кислоты меняется от 50% для частиц 1-2 мм до 25% для частиц менее 0,05 мм. В результате модифицирования изменяется диаметр частиц: для исходных частиц диаметром менее 0,05 мм – в 2 раза, для исходных частиц с диаметром 1-2 мм – на 15-20%. Статическая обменная емкость по иону натрия составляла от 2-5 ммоль/г в зависимости от степени прививки полиакриловой кислоты.

Полученные сорбенты с карбоксильными группами могут быть использованы для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов.

Литература

1. Цетлин Б.Л., Власов А.В., Бабкин И.Ю. Радиационная химия полимеров. М.: Наука, 1973. с. 108.

2. Кабанов В.Я. // Высокомолек. соед. Б. 1995. Т. 37. № 6. с. 1107.

3. Кабанов В.Я. // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 9. с. 861.

4. Кабанов В.Я. // Химия высоких энергий. 2000. Т. 34. № 4. с. 243.

5. Павлов С.А.,Телешов Э.Н. // Высокомолек. соед. А. 1991. Т. 33. № 2. с. 1326.

6. Kabanov V.Ya. // Radiat. Phys. Chem. 1989. V. 33. № 1. p. 51.

7. Kabanov V.Ya.. Aliev R.E., Kudryavtsev Val.N. // Radiat. Phys. Chem. 1991. V. 37. № 2. p. 175.