Поли(аллилдигликолькарбонат) (PADC) — это пластик , который обычно используется в производстве очковых линз наряду с материалом PMMA ( полиметилметакрилат ). Мономером является аллилдигликолькарбонат (ADC). Термин CR-39 технически относится к мономеру ADC, но чаще используется для обозначения готового пластика.
Аббревиатура расшифровывается как «Columbia Resin #39», что является 39-й формулой термореактивного пластика, разработанного в рамках проекта Columbia Resins в 1940 году. [1]
Первое коммерческое использование мономера CR-39 (ADC) было связано с созданием топливных баков из армированного стеклом пластика для бомбардировщика B-17 во время Второй мировой войны, что уменьшило вес и увеличило дальность полета бомбардировщика. После войны компания Armorlite Lens Company в Калифорнии считается производителем первых очковых линз CR-39 в 1947 году. Пластик CR-39 имеет показатель преломления 1,498 и число Аббе 58. CR-39 в настоящее время является товарным знаком PPG Industries . [2]
Альтернативное применение включает очищенную версию, которая применяется для измерения ионизирующего излучения, такого как альфа-частицы и нейтроны .
Хотя CR-39 является типом поликарбоната, его не следует путать с общим термином « поликарбонат », прочным гомополимером , обычно изготавливаемым из бисфенола А. [ 3]
CR-39 производится путем полимеризации ADC в присутствии инициатора диизопропилпероксидикарбоната (IPP) . Наличие аллильных групп позволяет полимеру образовывать поперечные связи ; таким образом, это термореактивная смола. График полимеризации мономеров ADC с использованием IPP обычно составляет 20 часов при максимальной температуре 95 °C. Повышенные температуры могут быть достигнуты с помощью водяной бани или печи с принудительной подачей воздуха.
Бензоилпероксид (BPO) — это альтернативный органический пероксид , который может использоваться для полимеризации ADC. Чистый бензоилпероксид является кристаллическим и менее летучим, чем диизопропилпероксидикарбонат. Использование BPO приводит к полимеру с более высоким индексом желтизны, а пероксиду требуется больше времени для растворения в ADC при комнатной температуре, чем IPP.
CR-39 прозрачен в видимом спектре и почти полностью непрозрачен в ультрафиолетовом диапазоне. [4] Он обладает высокой стойкостью к истиранию , фактически самой высокой стойкостью к истиранию/царапанью среди всех оптических пластиков без покрытия. CR-39 весит примерно половину веса стекла, его показатель преломления лишь немного ниже, чем у кронгласа , а его высокое число Аббе обеспечивает низкую хроматическую аберрацию , что в целом делает его выгодным материалом для очков и солнцезащитных очков . Широкий спектр цветов может быть получен путем окрашивания поверхности или основной массы материала. CR-39 также устойчив к большинству растворителей и других химикатов, гамма-излучению , старению и усталости материала . Он может выдерживать небольшие горячие искры от сварки , чего не может сделать стекло. Его можно использовать непрерывно при температурах до 100 °C и до одного часа при 130 °C. [ требуется цитата ]
В приложении для обнаружения радиации CR-39 используется в качестве твердотельного ядерного трекового детектора (SSNTD) для обнаружения наличия ионизирующего излучения . Энергичные частицы, сталкивающиеся с полимерной структурой, оставляют след разорванных химических связей внутри CR-39. При погружении в концентрированный щелочной раствор (обычно гидроксид натрия ) гидроксид-ионы атакуют и разрушают полимерную структуру, вытравливая большую часть пластика с номинально фиксированной скоростью. Однако вдоль путей повреждения, оставленных взаимодействием заряженных частиц, концентрация радиационного повреждения позволяет химическому агенту атаковать полимер быстрее, чем он это делает в основной массе, выявляя пути ионных треков заряженных частиц . Таким образом, полученный протравленный пластик содержит постоянную запись не только местоположения излучения на пластике, но и дает спектроскопическую информацию об источнике. Свойства чувствительности к излучению CR-39, используемые в основном для обнаружения альфа -излучающих радионуклидов (особенно радонового газа), также используются для протонной и нейтронной дозиметрии и исторических исследований космических лучей .
Способность CR-39 регистрировать местоположение источника излучения даже при чрезвычайно низких концентрациях используется в авторадиографических исследованиях с альфа-частицами [5] и для (сравнительно дешевого) обнаружения альфа-излучателей, таких как уран. [6] Обычно тонкий срез биологического материала фиксируется против CR-39 и хранится в замороженном виде в течение месяцев или лет в среде, которая максимально защищена от возможных радиологических загрязнений. Перед травлением делаются фотографии биологического образца с прикрепленным детектором CR-39, при этом следует следить за тем, чтобы на детекторе были отмечены предписанные отметки местоположения. После процесса травления используется автоматическое или ручное «сканирование» CR-39 для физического определения зарегистрированного ионизирующего излучения, которое затем можно сопоставить с положением радионуклида в биологическом образце. Не существует другого неразрушающего метода для точного определения местоположения следовых количеств радионуклидов в биологических образцах при таких низких уровнях излучения.