Accélérateurs et inhibiteurs de la polymérisation de l'acrylonitrile solide amorcée par rayonnements ionisants

¹ Centre d'Études Nucléaires de Saclay, BP n° 2, 91190 Gif-sur-Yvette, France.
² Université de Téhéran, Institut des Sciences et Techniques Nucléaires, Téhéran, Iran.

Résumé

La polymérisation de l'acrylonitrile solide, amorcée par les rayons gamma du Co-60, a été étudiée en incorporant au monomère de petites quantités de composés choisis pour leur affinité chimique ou physique avec l'acrylonitrile : ce sont l'iode l'hydroquinone, le toluène, le nitrobenzène, l'isopropanol et le propionitrile dont l'influence a été examinée en fonction de leur concentration moyenne.

Dans les conditions expérimentales choisies : irradiation avec une dose de 0,48 Mrad à — 110 °C suivie d'une post­polymérisation à — 95 ou — 85 °C, on a pu observer des effets de réduction ou au contraire de sensibilisation de la réaction de polymérisation.

L'iode et le toluène interviennent en captant les espèces primaires responsables de l'amorçage des chaînes qui serait ainsi de nature radicalaire.

L'hydroquinone n'interfère pas avec les réactions d'amorçage mais donne lieu à des réactions de transfert de chaîne en multipliant le nombre des chaînes polymériques au cours de la post-polymérisation.

Le nitrobenzène est sans influence notable.

L'isopropanol et le propionitrile conduisent, au contraire des autres additifs étudiés, à une augmentation du rendement de polymérisation, à certaines concentrations. Cet effet s'explique principalement par une modification de l'état physique du système qui favorise la réaction de propagation en conduisant à des poids moléculaires très élevés ou à des chaînes cinétiques plus longues.

Abstract

The polymerization of solid acrylonitrile, initiated by exposure to cobalt-60 gamma rays, was studied using a series of additives. Small amounts of various compounds were added to acrylonitrile. They were selected according to their physical of chemical affinity with respect to the monomer and their influence was studied as a function of their average concentration.

Under the experimental conditions of the study, i.e. irradiation with a dose of 0,48 Mrad at — 110 °C, followed by a postpolymerization during a storage period at — 95 °C or — 85°C, it was possible to observe both retardation or sensitization of the polymerization reaction.

Iodine and toluene were found to act as scavengers of the primary species responsible for the initiation of the polymer chains thereby suggesting a free radical initiation process.

Hydroquinone does not interfere with the initiation process but acts as a chain transfer agent by increasing the number of polymeric chains during the post-polymerization period.

Nitrobenzene has practically no influence at all.

Isopropanol and propionitrile in contrast with the other additives mentionned above, increase the polymerization yield within a given range of concentrations. This effet can be explained primarily by a modification of the physical state of the system which favors the propagation reaction. As a result one obtains either longer kinetic chains or polymers with very high molecular weights.