CR-39 - CR-39
CR-39 , oder Allyldiglycolcarbonat (ADC) ist ein Kunststoff - Monomer üblicherweise bei der Herstellung der verwendeten Brillenlinsen entlang der anderen Material PMMA (Polymethylmethacrylat).
Die Abkürzung steht für „Columbia Resin # 39“, die durch die entwickelte die 39. Formel eines Duroplast war Columbia Resins Projekt im Jahr 1940.
Die erste kommerzielle Verwendung von CR-39-Monomer bestand darin, glasfaserverstärkte Kunststoff- Kraftstofftanks für die B-17- Bomberflugzeuge im Zweiten Weltkrieg herzustellen, um das Gewicht zu reduzieren und die Reichweite des Bombers zu erhöhen. Nach dem Krieg wird der Armorlite Lens Company in Kalifornien die Herstellung der ersten CR-39-Brillengläser im Jahr 1947 zugeschrieben. CR-39-Kunststoff hat einen Brechungsindex von 1,498 und eine Abbe-Zahl von 58. CR-39 ist heute ein Handelsprodukt. gekennzeichnetes Produkt von PPG Industries .
Eine alternative Verwendung umfasst eine gereinigte Version, die zur Messung von Neutronenstrahlung , einer Art ionisierender Strahlung , in der Neutronendosimetrie verwendet wird .
Obwohl CR-39 eine Art von Polycarbonat ist, sollte es nicht mit dem allgemeinen Begriff Polycarbonat verwechselt werden , einem zähen Homopolymer, das normalerweise aus Bisphenol A hergestellt wird .
Synthese
CR-39 wird durch Polymerisation von Diethylenglycolbis allylcarbonat (ADC) in Gegenwart von Diisopropylperoxydicarbonat (IPP) hergestellt Initiator . Die Anwesenheit der Allylgruppen ermöglicht es dem Polymer, Vernetzungen zu bilden ; somit ist es ein duroplastisches Harz. Die Monomerstruktur ist
Der Polymerisationsplan von ADC-Monomeren unter Verwendung von IPP ist im Allgemeinen 20 Stunden lang mit einer maximalen Temperatur von 95 °C. Die erhöhten Temperaturen können mit einem Wasserbad oder einem Umluftofen zugeführt werden.
Benzoylperoxid (BPO) ist ein alternatives organisches Peroxid , das zum Polymerisieren von ADC verwendet werden kann. Reines Benzoylperoxid ist kristallin und weniger flüchtig als Diisopropylperoxydicarbonat. Die Verwendung von BPO führt zu einem Polymer mit einem höheren Yellowness-Index, und das Peroxid braucht bei Raumtemperatur länger, um sich in ADC aufzulösen als IPP.
Anwendungen
CR-39 ist im sichtbaren Spektrum transparent und im ultravioletten Bereich fast vollständig opak . Es hat eine hohe Abriebfestigkeit , tatsächlich die höchste Abrieb-/Kratzbeständigkeit aller unbeschichteten optischen Kunststoffe. CR-39 ist etwa halb so schwer wie Glas mit einem nur geringfügig niedrigeren Brechungsindex als Kronglas , und seine hohe Abbe-Zahl führt zu einer geringen chromatischen Aberration , was es insgesamt zu einem vorteilhaften Material für Brillen und Sonnenbrillen macht . Durch Einfärben der Oberfläche oder der Masse des Materials kann eine breite Palette von Farben erreicht werden. CR-39 ist auch gegen die meisten Lösungsmittel und andere Chemikalien, Gammastrahlung , Alterung und Materialermüdung beständig . Es hält den kleinen heißen Funken beim Schweißen stand , was Glas nicht kann. Es kann kontinuierlich bei Temperaturen bis 100 °C und bis zu einer Stunde bei 130 °C eingesetzt werden."
In der Strahlungserkennungsanwendung wird CR-39 als Festkörper-Nuklearspurdetektor (SSNTD) verwendet, um das Vorhandensein ionisierender Strahlung zu erkennen . Energetische Partikel, die mit der Polymerstruktur kollidieren, hinterlassen eine Spur gebrochener chemischer Bindungen innerhalb des CR-39. Beim Eintauchen in eine konzentrierte Alkalilösung (typischerweise Natriumhydroxid ) greifen Hydroxidionen die Polymerstruktur an und brechen sie auf, wobei die Masse des Kunststoffs mit einer nominell festgelegten Geschwindigkeit weggeätzt wird. Entlang der Schadenspfade, die durch die Wechselwirkung geladener Teilchen hinterlassen werden, ermöglicht die Konzentration der Strahlungsschädigung jedoch, dass das chemische Mittel das Polymer schneller angreift als in der Masse, wodurch die Pfade der Ionenspuren geladener Teilchen sichtbar werden . Der resultierende geätzte Kunststoff enthält daher nicht nur eine dauerhafte Aufzeichnung des Ortes der Strahlung auf dem Kunststoff, sondern gibt auch spektroskopische Informationen über die Quelle. Hauptsächlich verwendet für den Nachweis von Alpha - Strahlung emittierende Radionuklide (insbesondere Radon - Gas), die strahlungsempfindliche Eigenschaften von CR-39 sind auch für Protonen und Neutronen verwendet Dosimetrie und historisch für kosmische Strahlen Untersuchungen.
Die Fähigkeit von CR-39, den Ort einer Strahlungsquelle auch bei extrem niedrigen Konzentrationen zu erfassen, wird bei Autoradiographie- Untersuchungen mit Alpha-Partikeln und zum (vergleichsweise billigen) Nachweis von Alpha-Strahlern wie Uran ausgenutzt . Typischerweise wird ein dünner Schnitt eines biologischen Materials gegen CR-39 fixiert und für einen Zeitraum von Monaten bis Jahren in einer Umgebung eingefroren, die so weit wie möglich von möglichen radiologischen Verunreinigungen abgeschirmt ist. Vor dem Ätzen werden Fotos der biologischen Probe mit dem angebrachten CR-39-Detektor gemacht, wobei darauf zu achten ist, dass vorgeschriebene Positionsmarkierungen auf dem Detektor notiert werden. Nach dem Ätzprozess wird die aufgezeichnete ionisierende Strahlung durch automatisches oder manuelles „Scannen“ des CR-39 physisch lokalisiert, die dann der Position des Radionuklids in der biologischen Probe zugeordnet werden kann. Es gibt keine andere zerstörungsfreie Methode, um den Ort von Spurenmengen von Radionukliden in biologischen Proben bei so niedrigen Emissionswerten genau zu bestimmen.