Способ получения пластмассовых сцинтилляционных заготовок

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТМАССОВЫХ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫХ ЗАГОТОВОК путем радикальной полимеризации в массе винилароматического мономера, активирующей добавки, добавки, смещающей спектр люминесценции при температуре 50 - 90^oС, с последующей дополимеризацией мономера до твердого состояния, отличающийся тем, что, с целью улучшения экологической чистоты и ускорения процесса и повышения выхода заготовок, процесс проводят в присутствии тиофенолов общей формулы
R SH
где R₁ и R₂ = (C₁ - C₂)-алкил, в количестве 2 10^-3 - 2 10^-2 моль на 1 л мономера, причем первую стадию осуществляют до конверсии 60 - 80% .

Изобретение относится к способам получения пластмассовых заготовок больших размеров на основе винилароматических мономеров методом блочной радикальной полимеризации, которые могут быть использованы для изготовления оптических деталей, пластмассовых сцинтилляторов и преобразователей энергии, используемых в качестве детекторов регистрации ионизирующих излучений.
Целью изобретения является улучшение экологической чистоты и ускорения процесса и повышение выхода годных изделий при сохранении сцинтилляционных характеристик.
На чертеже представлен график термической полимеризации стирола в массе в присутствии Л. Д. (2% РТ и 0,1% РОРОРа) и меркаптанов при 70^оС.
Экологическая чистота процесса характеризуется количеством паров стирола, которое требуется испарить для отвода избыточного тепла реакции полимеризации, и средней концентрацией паров стирола на рабочем месте.
Способ состоит в том, что винилароматический мономер с люминесцирующими добавками (первичной и смесителем спектра) и с производными тиофенолов в количестве 2 10^-3-2 10^-2 м/л полимеризуют при 50-90^оС в течение 10-30 ч до образования 60-80% -ной конверсии полимера без порционной заливки раствора. В этих условиях отсутствует кипение мономера. Затем реакционную массу нагревают до 160^оС и выдерживают в течение 10 ч до образования твердого полимера.
Получают бездефектные заготовки размером 980 х 300 х 200 и 30 х 40 мм. Длительность процесса составляет от 20-40 ч.
Световой выход предлагаемых сцинтилляторов и прототипа одинакового размера и конфигурации измерялся по анодному току фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) согласно ГОСТу 17039.3-79 "Детекторы ионизирующих излучений сцинтилляционные".
Сцинтилляторы облучались бета-частицами точечного источника стронция 90 + иттрия 90. При измерениях источник располагался непосредственно на входном окне каждого исследуемого образца. Сцинтилляторы сочленялись с ФЭУ без оптического контакта. Анодный ток, возникающий при измерении предлагаемых сцинтилляторов, сравнивался с аналогичным параметром прототипа.
Поскольку примеры реализации даны в основном для крупногабаритных образцов (980 х 300 х 200 мм), представляющих наибольший интерес для пластмассовых сцинтилляторов и составляющих наибольший объем промышленного выпуска, то световой выход измерялся относительно образца сцинтиллятора-прототипа такого же размера, световой выход которого условно принят за 100% .
П р и м е р 1. В форму из алюминия размером 1100 х 350 х 600 мм заливают 82 л раствора стирола 2 мас. % РТ, 0,1 мас. % РОРОР и 0,02 м/л 2,4-диметилтиофенола и выдерживают при 90^оС в течение 10 ч при непрерывном барботировании инертным газом до образования 80% -ной конверсии полимера. Затем температуру реакционной массы повышают до 160^оС и выдерживают в этих условиях 10 ч до образования твердого полимера. Общее время полимеризации 20 ч.
Выходные данные полученного сцинтиллятора представлены в табл. 3 (см. позицию 1). Режимы процесса представлены в табл. 1 и 2.
П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1. В качестве первичной добавки использовали 2 мас. % РРД, смесителя спектра - 0,1 мас. % РОРОРа и 0,02 м/л 2,4-диэтилтиофенола. Реакционную массу нагревали при 80^оС в течение 15 ч до образования 79% -ной конверсии полимера. Выдерживали при 160^оС 10 ч. Общее время полимеризации 25 ч.
Выходные данные полученного сцинтиллятора представлены в табл. 3 (см. позицию 2). Режимы процесса представлены в табл. 1 и 2.
П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1. В качестве первичной добавки используют 2 мас. % РВД, смесителя спектра - 0,1 мас. % РОРОРа, 0,05 м/л 2-метил-4-этил-тиофенола и выдерживают при 90^оС в течение 10 ч, при этом степень конверсии составляет 37% . Затем температуру полимеризационной массы повышают до 160^оС и выдерживают в этих условиях 10 ч до образования твердого полимера.
Длительность процесса составляет 20 ч.
Выходные данные полученного сцинтиллятора представлены в табл. 3 (см. позицию N 5). Режимы представлены в табл. 1 и 2.
П р и м е р 4. Процесс проводят аналогично примеру 1, но в присутствии 0,005 моль/л 2,4-диметилтиофенола и выдерживают при 90^оС в течение 10 ч до образования 20% -ной конверсии полимера. Затем температуру реакционной массы повышают до 160^оС и выдерживают в этих условиях 10 ч до образования твердого полимера.
Длительность процесса составляет 20 ч.
Выходные данные полученного сцинтиллятора представлены в табл. 3 (см. позицию N 7). Режимы процесса представлены в табл. 1 и 2.
П р и м е р 5. В стеклянную ампулу размером 45 х 450 мм заливают 0,3 л раствора винилксилола с 2 мас. % РТ, 0,1 мас. % РОРОРа и 0,02 моль/л 2,4-диметилтиофенола и выдерживают при 50^оС в течение 25 ч при непрерывном барботировании инертным газом до образования 66% -ной конверсии полимера. Затем температуру реакционной массы повышают до 160^оС и выдерживают в этих условиях 10 ч до образования твердого полимера. Общее время полимеризации 35 ч.
Выходные данные полученного сцинтиллятора представлены в табл. 3 (см. позицию N 10). Режимы процесса представлены в табл. 1 и 2.
П р и м е р ы 6-10. Процесс проводят аналогично примерам 1-5. Результаты представлены в табл. 1-3.
В табл. 1-3 приведены режимы процесса и характеристики полученных сцинтилляторов в примерах 1-10 по настоящему способу и способу-прототипу.
П р и м е р 11 (к). Проводят полимеризацию стирола в присутствии люминесцирующих добавок и 2-метил-4-этилтиофенола, третдодецилмеркаптана (ТДДМ) и лаурилмеркаптана (НЛМ). Результаты представлены на фиг. 1. (56) Авторское свидетельство СССР N 1460968, кл. В 29 С 43/12, 1987.
Польский патент N 100719, кл. Н 01 L 31/18, C 08 F 2/44, C 08 F 12/00, C 09 K 11/00, 1979.
Изобретение относится к способам получения пластмассовых заготовок больших размеров на основе винилароматических мономеров, которые могут быть использованы для изготовления оптических деталей, пластмассовых сцинтилляторов и преобразователей энергии. целью изобетения является улучшение экологической чистоты и ускорения процесса и повышение выхода годных изделий при сохранении сцинтилляционных характеристик. Изобретение позволяет увеличить скорость полимеризации в 2,5 - 12 раз, сократить выброс паров стирола в атмосферу до 25 - 57 г/ч и уменьшить концентрацию паров стирола на рабочем месте до 6 мг/м³, сократить длительность процесса до 20 - 40 ч и сократить количество брака по выходу годных изделий на 45 - 50% за счет способа, включающего двухступенчатую радикальную полимеризацию в массе винилароматического мономера в присутствии активирующей добавки, добавки, смешающей спектр люминесценции и 2,4 - алкил (C₁-C₂) тиофенолов в количестве 2 10^-3-2 10^-2 моль на 1 л мономера при 50 - 90С до конверсии 60 - 80% с последующей дополимеризацией мономера до твердого состояния при 160С. 1 ил. 3, табл.