A gamma-sugárzás polietilén szálakra gyakorolt hatásainak elemzése
A gamma sugárzáshoz hasonló, nagyenergiájú, ionizáló sugárzások hatása a polimerekben található kovalens kötésekre már régóta ismert. Ezek az ionizáló sugárzások képesek felbontani a kovalens kötéseket, így térhálósodást és degradációt megindítani az anyagban. Ezeknek a folyamatoknak a hatása az anyagi tulajdonságokra sokféle lehet, a molekuláris- és kristályszerkezet, illetve a besugárzási körülmények és a dózis függvényében [1].
A polietilén (PE) térhálósítása széles körben alkalmazott eljárás. Ezzel a módszerrel elérhető az anyag stabilitásának növelése, a hő-, vegyszer- és kúszásállóságának fokozása [2]. A legfigyelemreméltóbb tulajdonság azonban a térhálós polietilén (XLPE), kristályolvadási hőmérsékleten végbemenő alakemlékezési folyamata. Ennek során a kristályos részek megolvadásakor a felszabaduló belső feszültségek képesek visszatéríteni az anyagot egy előzőleg betanított alakra, míg a térháló-kötéspontok meggátolják az ömledék állapotba kerülést [3].
A polietilén alakemlékezési képességével kapcsolatban számos kutatás folyik, ipari méretekben pedig a zsugorcsövek formájában hasznosítják a jelenséget. Szálak formájában azonban kevés eredmény született XLPE-vel, és alakemlékező polimerekkel kapcsolatban. Térhálós polimer szálak használata megkönnyíthetné az önerősített kompozitok előállítását, segítséget jelentene alakemlékező önerősített kompozitok létrehozásában és alakemlékező textíliák vagy orvostechnikai eszközök alapanyaga lehetne [3]. A szálképző technológiákhoz és az eredményes térhálósításhoz szükséges molekulaszerkezet azonban ellentétes követelményeket támaszt ezekkel az anyagokkal szemben. A kompozitok területén népszerű, ultranagy molekulatömegű polietilén (UHMWPE) pedig olyan nagy kristályos részaránnyal rendelkezik, hogy az amorf fázisban végbemenő térhálósodás hatása az anyag tulajdonságokra megkérdőjelezhető.
A dolgozatomban kereskedelmi forgalomban kapható Dyneema® szálakon és kissűrűségű polietilénből (LDPE) ömledékes szálképzéssel előállított szálakon vizsgáltam különböző dózissal történő gamma besugárzás hatását. A minták mechanikai tulajdonságait szálszakító vizsgálattal tártam fel, termikus tulajdonságaikat termomechanikai analízissel (TMA) és hősokk vizsgálattal minősítettem. Ezek után a szálak alakemlékezési tulajdonságait is megvizsgáltam TMA berendezés segítségével.
Irodalom:
1. Charlesby A.: Atomic Radiation and Polymers, Pergamon Press, New York, 1960
2. Rouif S.: Radiation cross-linked polymers: Recent developments and new applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B vol. 236, 68–72, 2005
3. Parameswaranpillai J. et al.: Shape Memory Polymers, Blends and Composites. Springer Nature Singapore Pte Ltd. 152 Beach Road, #21-01/04 Gateway East, Singapore 189721, Singapore, 2020
szerző
-
Tatár Balázs
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Mészáros László
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Molnár Kolos
egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Virág Ábris Dávid
doktorandusz, Polimertechnika Tanszék