CR-39

El poli(carbonato de alil diglicol) (PADC) es un plástico comúnmente utilizado en la fabricación de lentes para gafas junto con el material PMMA (polimetacrilato de metilo). El monómero es carbonato de alil diglicol (ADC). El término CR-39 técnicamente se refiere al monómero ADC, pero se usa más comúnmente para referirse al plástico terminado.

La abreviatura significa "Columbia Resins #39", que fue la fórmula número 39 de un plástico termoestable desarrollado por el proyecto Columbia Resins en 1940.

El primer uso comercial del monómero CR-39 (ADC) fue para ayudar a crear tanques de combustible de plástico reforzado con vidrio para el avión bombardero B-17 en la Segunda Guerra Mundial, reduciendo el peso y aumentando el alcance del bombardero. Después de la guerra, a Armorlite Lens Company en California se le atribuye la fabricación de las primeras lentes para anteojos CR-39 en 1947. El plástico CR-39 tiene un índice de refracción de 1,498 y un número Abbe de 58. CR-39 es ahora un producto comercial. Producto marcado de PPG Industries.

Un uso alternativo incluye una versión purificada que se utiliza para medir la radiación de neutrones, un tipo de radiación ionizante, en dosimetría de neutrones.

Aunque CR-39 es un tipo de policarbonato, no debe confundirse con el término general "policarbonato", un homopolímero resistente generalmente elaborado a partir de bisfenol A.

Síntesis

CR-39 se fabrica mediante polimerización de ADC en presencia de iniciador de peroxidicarbonato de diisopropilo (IPP). La presencia de grupos alilo permite que el polímero forme enlaces cruzados; por tanto, es una resina termoestable. El programa de polimerización de monómeros ADC utilizando IPP es generalmente de 20 horas con una temperatura máxima de 95 °C. Las temperaturas elevadas se pueden suministrar mediante un baño de agua o un horno de aire forzado.

El peróxido de benzoilo (BPO) es un peróxido orgánico alternativo que puede usarse para polimerizar ADC. El peróxido de benzoilo puro es cristalino y menos volátil que el peroxidicarbonato de diisopropilo. El uso de BPO da como resultado un polímero que tiene un índice de amarillez más alto y el peróxido tarda más en disolverse en ADC a temperatura ambiente que el IPP.

Aplicaciones

Óptica

CR-39 es transparente en el espectro visible y es casi completamente opaco en el rango ultravioleta. Tiene una alta resistencia a la abrasión, de hecho, la mayor resistencia a la abrasión/rayaduras de cualquier plástico óptico sin recubrimiento. CR-39 pesa aproximadamente la mitad del vidrio con un índice de refracción sólo ligeramente menor que el del vidrio corona, y su alto número de Abbe produce una baja aberración cromática, lo que lo convierte en un material ventajoso para anteojos y gafas de sol. Se puede conseguir una amplia gama de colores teñiendo la superficie o la mayor parte del material. CR-39 también es resistente a la mayoría de los disolventes y otros productos químicos, la radiación gamma, el envejecimiento y la fatiga del material. Puede soportar las pequeñas chispas calientes de la soldadura, algo que el vidrio no puede hacer. Se puede utilizar de forma continua a temperaturas de hasta 100 °C y hasta una hora a 130 °C.

Detección de radiación

En la aplicación de detección de radiación, CR-39 se utiliza como detector de seguimiento nuclear de estado sólido (SSNTD) para detectar la presencia de radiación ionizante. Las partículas energéticas que chocan con la estructura del polímero dejan un rastro de enlaces químicos rotos dentro del CR-39. Cuando se sumergen en una solución alcalina concentrada (típicamente hidróxido de sodio), los iones de hidróxido atacan y rompen la estructura del polímero, eliminando la mayor parte del plástico a un ritmo nominalmente fijo. Sin embargo, a lo largo de los caminos de daño dejados por la interacción de partículas cargadas, la concentración de daño por radiación permite que el agente químico ataque al polímero más rápidamente que en masa, revelando los caminos de las pistas de iones de partículas cargadas. Por lo tanto, el plástico grabado resultante contiene un registro permanente no sólo de la ubicación de la radiación en el plástico, sino que también proporciona información espectroscópica sobre la fuente. Utilizado principalmente para la detección de radionucleidos emisores de radiación alfa (especialmente gas radón), las propiedades de sensibilidad a la radiación del CR-39 también se utilizan para la dosimetría de protones y neutrones y para investigaciones históricas de rayos cósmicos.

La capacidad del CR-39 para registrar la ubicación de una fuente de radiación, incluso en concentraciones extremadamente bajas, se aprovecha en estudios de autorradiografía con partículas alfa y para la detección (comparativamente barata) de emisores alfa como el uranio. Por lo general, una sección delgada de un material biológico se fija contra CR-39 y se mantiene congelada durante un período de meses a años en un entorno lo más protegido posible de posibles contaminantes radiológicos. Antes del grabado, se toman fotografías de la muestra biológica con el detector CR-39 colocado, teniendo cuidado de garantizar que se anoten las marcas de ubicación prescritas en el detector. Después del proceso de grabado, se realiza un 'escaneo' automatizado o manual. del CR-39 se utiliza para localizar físicamente la radiación ionizante registrada, que luego se puede asignar a la posición del radionúclido dentro de la muestra biológica. No existe ningún otro método no destructivo para identificar con precisión la ubicación de trazas de radionucleidos en muestras biológicas a niveles de emisión tan bajos.