Радиационные эффекты в облученном Полиэтилентерефталате

Радиационные эффекты в облученном Полиэтилентерефталате

А.И Купчишин, К.Б. Тлебаев

Казахский Национальный Университет имени Абая, Республика Казахстан

Е-mail: ankupchishin@mail.ru

Поскольку в настоящее время полимерные материалы, и в частности полиэтилентерефталат (ПТФЭ, лавсан), находят широкое применение в атомной и космической технике, а также и в других областях, они могут подвергаться нагреву и охлаждению, воздействию ионизирующего излучения и агрессивных сред, вследствие чего в значительной мере могут изменяться их физические и механические свойства. В связи с этим необходимо иметь в таких материалах данные об особенностях, происходящих в них структурных изменений под воздействием различных факторов. ПЭТФ в этом случае представляет собой удобный объект для проведения таких исследований.

Хорошо известно [1-4], что при облучении полимеров и других органических материалов в них протекают различные сложные радиационно-химические и физические процессы, вызванные первичным радиолитическим разрывом химических связей и появлением разного рода локальных возбуждений.

В результате этих процессов образуются свободные радикалы и отдельные электроны, которые, благодаря своей огромной химической активности, вызывают вторичные процессы, связанные с прохождением химических реакций, трансформацией и рекомбинацией радикалов и делокализацией возбуждений.

В связи с изменением многих свойств при этом детальное изучение влияния ионизирующего излучения на структуру кристаллизующихся полимеров практически важно для выбора путей радиационной модификации их свойств.

Для исследования радиационных эффектов в данной работе использовали атомно-силовой микроскоп [5].

Объектом исследования являлся промышленный образец ПЭТФ типа конденсаторной пленки номинальной толщиной 40 мкм. В качестве источника излучений использовали линейный ускоритель электронов ЭЛУ-6.

Облучение образца материала проводилось на воздухе, при комнатной температуре, развернутым пучком ускоренных электронов при следующих параметрах пучка: – энергия пучка 4 МэВ, плотность тока 0,5 мкА.

Исследование пленки ПЭТФ проводилось на атомно-силовом микроскопе «Интегра –Аура» компании «НТ-МДТ» с использованием сканеров размерами 5х5 и 100х100 мкм. Сканирование поверхности с помощью кремниевого зонда NSG10 осуществлялось преимущественно контактным методом.

$C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\отчет по теме КазНПУ\31.10.12 г\полиимид, исходный\100 на 100.jpg$ Были изучены профили поверхностей необлученного и облученного дозой D = 13,5 кГр лавсана.

Рисунок 1 – Двумерное АСМ-изображение необлученной пленки лавсана. Размер области сканирования 100 х 100 нм

$C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\отчет по теме КазНПУ\31.10.12 г\полиимид, после облучения\100 на 100.jpg$

Рисунок 2 – Двумерное АСМ-изображение облученной пленки лавсана. Размер области сканирования 100 х 100 нм

На рисунках 1 и 2 представлены двумерные АСМ-изображения необлученной и облученной пленки лавсана. Сравнивая изображения пленок можно заметить, что обе пленки имеют неоднородную поверхность, причем количество светлых пятен на облученной пленке значительно больше чем на необлученной.

Исследование профиля необлученной пленки (рисунок 3) показало, что в ней имеются кластеры размером порядка 100 нм.

$C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\отчет по теме КазНПУ\31.10.12 г\полиимид, после облучения\100 на 100, 3д.jpg$ Рисунок 3 – Профиль поверхности светлого пятна необлученной пленки лавсана. Размер области сканирования 100 х 100 нм

$C:\Documents and Settings\Admin\Рабочий стол\отчет по теме КазНПУ\31.10.12 г\полиимид, исходный\100 на 100, 3д.jpg$

Рисунок4 – Профиль поверхности светлого пятна облученной пленки лавсана. Размер области сканирования 100 х 100 нм

После облучения пленки размеры кластеров возросли примерно в 3 раза и стали крупнее (рисунок 4), что связано с радиационно-термическими процессами, происходящими на поверхности полимера.

Литетратура

1.Бовей Ф. Действие ионизирующих излучений на природные и синтетические полимеры. Пер. с анг. – М.,Изд-во иностр. лит., –1959 – с.156.

2.Тлебаев К.Б. Теплофизика облученных полимеров и композитов. – Алматы: Кайнар, 2009. – 95 с.

3. Тлебаев К.Б., Купчишин А.И. и др. Радиационно-термические процессы в политетрафторэтилене. Монография. – Алматы: КазНПУ им. Абая, 2011, – 272 с.

4..Паншин Ю.А., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. Фторопласты. –Л.: Химия,-1978. – с 234.

5. Тютюнников С.И., Шуленина А.В., Крячко И.А. Атомно-силовая микроскопия золотых наноструктурированных пленок после их облучения мощным импульсным СВЧ-излучением. // Письма в ЭЧАЯ. – 2012. – т.9. – №1(171). – с.100 – 111.