Vliv záření na vlastnosti polymerů - Změna machanických vlastností radiačně zasíťovaných konstrukčních polymerů v závislosti na absorbované dávce záření

Abstract

Vliv ionizačního záření na polymery je znám od 50. let minulého století. Výsledky ukázaly vedle efektivního způsobu modifikace konečných vlastností plastových výrobků i na ekonomické výhody této technologie. Některé poznatky však zůstávají dosud zcela nevysvětleny a každý nový poznatek o vlivu ionizačního záření tak může přispět k lepšímu pochopení dané problematiky a může tak rozšířit pole nových aplikací. Odborné články a literatura citované v této doktorské práci se soustředí na popis vlivu ionizačního záření na vlastnosti zkoumaných polymerů, ale obsahují nedostatečné množství komplexních informací. Lze z nich jen obtížně získat některé odpovídající korelace mezi ionizačním beta zářením a změnou morfologie s odpovídajícím profilem změn mechanických vlastností, potřebných pro přesné modifikace průmyslových aplikací s radiačně zesíťovaných polyamidů. Záměrem této práce je popsat vliv různých dávek ionizujícího beta záření na změny vybraných mechanických vlastností běžně dostupných typů síťovatelných polyamidů od různých výrobců s různou formou plnění, s cílem zahrnout co možná nejširší oblast na trhu používaných síťovatelných polyamidů. V teoretické části práce je popsán vliv ionizujícího záření na polymery, jeho interakce v podobě radiačního síťování, přes faktory ovlivňující a zlepšující samotný proces síťování až po možné negativní vlivy v podobě degradace ozařovaných polymerů. Z provedené rešerše mimo jiné vyplynulo, že radiační síťování je výsledek rekombinace migrujících polymerních radikálů v amorfních oblastech. Způsob modifikace polymerů ozařováním je komplexní proces, jehož výsledný efekt ovlivňuje celá řada možných faktorů, které je při očekávaném zlepšení potřeba zohlednit anebo se je pokusit minimalizovat. Experimentální část se zabývá porovnáním změn vlivu dávek ionizujícího beta záření na tahové a rázové vlastnosti zkušebních těles za různých teplot u běžně dostupných typů síťovatelných polyamidů od různých výrobců a s různou formou plnění. Naměřená data jsou doplněna o vzniklé množství gelové fáze ve struktuře zkoumaných polyamidů a o jejich teplotní odolnost. Zvolené mechanické vlastnosti byly porovnány i s materiály neozářenými. Zkušební tělesa byla ozářena v průmyslových podmínkách (v normální atmosféře a za pokojové teploty) na komerčně dostupném ozařovacím zařízení a v širším rozsahu dávek záření než odpovídají zkušenostem z praxe. V diskuzi výsledků a závěru práce jsou naměřené výsledky vyhodnoceny a z aplikovaných dávek záření byla vybrána nejvhodnější varianta pro ozařování, při které došlo k největším změnám pozorovaných vlastností. Dosažené výsledky práce nezamítly vliv dávek ionizačního záření na zkoumané mechanické vlastnosti. Největší patrný rozdíl hodnot změn na zkoumané mechanické vlastnosti je možné pozorovat zejména pří porovnání ozářených a neozářených zkušebních těles. Výsledky výzkumu prokázaly výraznější vliv zvyšujících se dávek záření na změnu modulu pružnosti oproti mezi pevnosti v tahu. U poměrného prodloužení při mezi pevnosti v tahu se projevil vliv záření pouze za zvýšené teploty, kde došlo k podstatnému rozdílu mezi neozářeným a ozářeným materiálem. Na změnu rázových vlastnosti měly zvyšující se dávky záření podstatný vliv. Zkoumané materiály vykázaly pozitivní zlepšení rázových vlastnosti pouze při nižších dávkách záření. Vyšší dávky záření vedly u většiny zkoumaných materiálů k výraznému zhoršení rázových vlastností, a to až pod hodnoty neozářených materiálů. Naměřené výsledky vytvářejí základ pro detailnější studium dané problematiky a pro efektivnější způsob radiační modifikace požadovaných vlastností polyamidových výrobků v praxi. Nalezení hlubších korelačních závislostí bude vyžadovat mnohem vyšší stupeň opakovatelnosti při měřeních, což bude však podstatně finančně i časově náročnější.