Technologie der Strohlenchemie von Polymeren

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1 Technologie der Strohlenchemie von Polymeren von PROF. DR. SC. TECHN. ADOLF HEGER Dresden und Dipl.-Ing. Helmut Dorschner Dr. rer. nat. Lothar Dunsch Dr.-Ing. Bernd Ihme Dr. rer. nat. Klaus Lunkwitz Dresden Mit 333 Abbildungen und 65 Tabellen AKADEMIE-VERLAG BERLIN

2 Inhalt 1. Einleitung (A. HEGER) 17 Literatur Allgemeine Grundlagen (A. HEGER) Strahlungsarten, Strahlungsparameter Wechselwirkung energiereicher Strahlung mit Atomen und Molekülen der bestrahlten Substanz Physikalische Aspekte Chemische Aspekte Charakterisierung der Strahlungsabsorption Absorbierte Strahlungsenergie (Energiedosis), Wechselbeziehungen zu den Parametern von Strahlungsquellen, G-Wert Methoden zur Charakterisierung reaktiver Spezies (L. DUNSCH) 36 Literatur Dosimetrie energiereicher Strahlung (L. DUNSCH) Einleitung Grundlagen Dosimetersysteme Einleitung Kalorimeter Leitfähigkeitsdosimeter Ionisationskammern Chemische Dosimeter PRicKE-Dosimeter Cersulfat-Dosimeter Oxalsäure-Dosimeter Wasser-Dosimeter Benzen-Wasser-Dosimeter Ethanol-Chlorbenzen-Dosimeter Alanin-Dosimeter Poliendosimeter Festkörperdosimeter Praktische Anwendungen dosimetrischer Systeme FRICKE-Dosimetrie für Gamma-Quellen Foliendosimetrie als Objektdosimetrie Erfassung der Oberflächendosis Messung der Tiefendosisverteilung Elektrochemische Dosimetrie als kontinuierliche Dosimetrie 64 Literatur 66

3 12 Inhalt 4. Industrielle Bestrahlungganlagen (H. DORSCHNER) Allgemeine Bemerkungen, Auswahl der Strahlungsart Gamma-, Röntgenbestrahlungsanlagen, Kernreaktorenmitnutzung Allgemeine Angaben Gammabestrahlungsanlagen Röntgenbestrahlungsanlagen Kernreaktormitnutzung Elektronenbestrahlungsanlagen Allgemeine Angaben Auswahlkriterien für den Elektronenbeschleuniger Reichweite der Elektronenstrahlung Produktivität der Bestrahlungsanlage Dosisleistung eines Elektronenbeschleunigers Allgemeine Betrachtungen Ortsabhängige Dosisleistungsbestimmung Zeitabhängige Dosisleistungsbestimmungen Industrielle Elektronenbeschleuniger Allgemeine Angaben, Klassifizierung Hochspannungsbeschleuniger Mederenergiebeschleuniger Hochfrequenz- und Linear-Induktions-Beschleuniger 142 Literatur Das reale Strahlungsfeld von Elektronenbeschleunigern im praktischen Bestrahlungsbetrieb (A. HEGER) Allgemeine Bemerkungen Elektronenenergie Das Strahlungsfeld in der Bestrahlungszone ohne Bestrahlungsgut Dosis-, Dosisleistungsabschätzung aus Elektronenstromdichte-Messungen Beeinflussung der Parameter der Elektronenstrahlung durch das Bestrahlungsgut Mathematische Formulierung der aus der Energieumwandlung am Einwirkort resultierenden charakteristischen Beziehungen Energie-Reichweite-Beziehung Tiefendosis-Verteilungen Normierte Form der Tiefendosis-Verteilung Ableitungen aus der normierten Form der Tiefendosis-Verteilung Einseitenbestrahlung Zweiseitenbestrahlung Mehrlagenbestrahlung Bestrahlungsökonomische Gesichtspunkte 204 Literatur Strahlenchemische Vernetzung von Polymeren (A. HEGER) Einführung Einige Grundlagen der strahlenchemischen Vernetzung, Charakterisierung des Vernetzungsgrades Kabelindustrie Wärmeschrumpfende Materialien 222

4 Inhalt Strahlenchemische Vulkanisation von Elastomeren; Modifizierung von Dichtelementen Weitere Anwendungen 242 Literatur Strahlenchemische Pfropfcopolymerisation von Polymeren (B. IHMB) Einführung, Aufgabenstellung und Abgrenzung Die Entwicklung der strahlenchemischen Pfropfcopolymerisation Grundlegendes der strahlenchemischen Pfropfcopolymerisation Übersicht und Einordnung Reaktionskinetik Inhibierung der Homopolymerisation Strahlenbelastung des Rückgrat-Polymeren Technologievorschläge Die strahlenchemische Pfropfcopolymerisation verschiedener Polymer-/Monomer- Systeme Polyethylenterephthalat Zielstellung Strahlenreaktionen im PET Lösungsvorschläge Verfahrensentwicklungen Polyamid Zielstellungen Strahlenreaktionen im PA Lösungsvorschläge Verfahrensentwicklungen Homogenmodifizierung Partialmodifizierung Polyacrylnitril Zielstellungen Strahlenreaktionen im PAN Lösungsvorschläge Verfahrensentwicklungen Polyolefine Zielstellungen Strahlenreaktionen in Polyolefinen Lösungsvorschläge Verfahrensentwicklungen Cellulose Zielstellungen Strahlenreaktionen in der Cellulose Lösungsvorschläge Verfahrensentwicklungen Polyvinylchlorid \ Zielstellungen Strahlenwirkungen im PVC Lösungsvorschläge und Verfahrensentwicklungen Polyfluoroarbone Polyurethane ) Polysiloxane 373

5 Inhalt 10. Eiweißhaltige Werkstoffe Sonstige Werkstoffe 374 Literatur 375 Strahlenchemische Härtung von Beschichtungen (A. HEGER) 390 Einführende Betrachtungen 390 Spezifische Besonderheiten der Elektronenstrahlung für die Härtung von Beschichtungen 394 Anlagentechnik Elektronenbeschleuniger Auftragstechniken und -anlagen 398 Zur Chemie elektronenstrahlhärtbarer Systeme Allgemeine Grundlagen Neuere Entwicklungen Meßtechnische Verfolgung des Härtungsprozesses 412 Anwendungsgebiete Textilindustrie, Textilveredlung Papierindustrie, Folienverarbeitung Sonstige Anwendungen 422 Anlageninertisierung 426 Arbeitsschutzprobleme 430 Ökonomisehe Aspekte 434 Literatur.' 437 Strahlenchemisch initiierter Abbau von Polymeren (K. LUNKWITZ) 447 Allgemeines Grundlegende Aspekte Zum Anteil von Abbau und Vernetzung Einflußfaktoren 449 Reaktionsabläufe und -mechanismen Abbau unter inerten Bedingungen Abbau in Gegenwart von Sauerstoff Abbauverhalten verschiedener Polymere Physikalische Einflußfaktoren Einfluß von Zusätzen Vorgänge nach der Bestrahlung Abbau von Fluorpolymeren Polytetrafluorethylen Abbau unter inerten Bedingungen Abbau unter Gegenwart von Reaktanten Abbau mit hoher Energiedosis Abbau mit geringer Energiedosis Sonstige Fluorpolymere 469 Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften der Polymeren 470 Technik der Abbauprozesse (H.-J. BEINK) Besonderheiten und Anforderungen Verfahrensführung bei weitgehender Beibehaltung des Aggregatzustandes Verfahrensführung bei weitgehender Veränderung des Aggregatzustandes Diskontinuierliche Verfahrensführung Kontinuierliche Verfahrensführung 479

6 Inhalt Charakterisierung der Abbauprodukte Geeignete Analysenmethoden Produkte des PTFE-Abbaus Applikationsfragen Anwendung von Abbauprozessen und -produkten Verwertung der Produkte des PTFE-Abbaus PTFE-Feinpulver Niedermolekulare Perfluorcarbone Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Ausblick 494 Literatur Sachverzeichnis 502