Gamma radiation effect in polycarbonate (with and without UV stabilizer)

Héctor Omar Camacho Gutiérrez; Gonzalo Martínez Barrera; Estela Mayoral Villa; Luis Edmundo Lugo Uribe

doi:10.29057/icbi.v13iEspecial4.16085

Autores/as

Héctor Omar Camacho Gutiérrez Universidad Autónoma del Estado de México https://orcid.org/0009-0009-7320-7276
Gonzalo Martínez Barrera Universidad Autónoma del Estado de México https://orcid.org/0000-0003-2755-9042
Estela Mayoral Villa Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares https://orcid.org/0009-0005-7419-4666
Luis Edmundo Lugo Uribe Centro de Tecnología Avanzada https://orcid.org/0000-0003-0573-7098

DOI:

https://doi.org/10.29057/icbi.v13iEspecial4.16085

Palabras clave:

Policarbonato, Radiación gamma, aditivos estabilizantes UV

Resumen

Se investigo el efecto de la radiación gamma a dosis de 100 a 500 kGy sobre la estabilidad mecánica y térmica en dos grados de policarbonato con y sin estabilizador UV . La caracterización se realizó mediante análisis de color, análisis dinámico mecánico (DMA), y tratamientos térmicos a temperaturas por debajo y por encima de la tg. Ambos grados de PC mostraron un amarillamiento dependiente de la dosis , mientras que los resultados de DMA muestran una disminución en la tg en ambos materiales, indicativo de rompimiento de cadenas, observando un efecto menos pronunciado en el policarbonato con aditivo UV (3.21°C contra 4.24°C a una dosis de 500 kGy). Las pruebas de recocido muestran como el PC sin protección sufrió una mayor formación de burbujas y deformación debido a la expansión de subproductos atrapados, un fenómeno el cual se ve suprimido en el PC con estabilizador UV. El trabajo concluye que el estabilizador UV proporciona protección mitigando la reducción en el peso molecular al limitar el rompimiento de cadenas y mejora la estabilidad térmica post-irradiación al inhibir la formación de productos volátiles.

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Antonakou, E. V., & Achilias, D. S. (2013). Recent advances in polycarbonate recycling: A review of degradation methods and their mechanisms. Waste and Biomass Valorization, 4(1), 9-21.

https://doi.org/10.1007/s12649-012-9159-x

Araújo, E. S., Khoury, H. J., & Silveira, S. V. (1998). Effects of gamma-irradiation on some properties of durolon polycarbonate. Radiation Physics and Chemistry, 53(1), 79-84.

https://doi.org/10.1016/S0969-806X(97)00300-9

De Brouwer, H. (2022). Comparison of the effects of x-ray and gamma irradiation on engineering thermoplastics. Radiation Physics and Chemistry, 193, 109999.

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.109999

Eggenhuisen, T. M., & Hoeks, T. L. (2022). Degradation mechanisms of aromatic polycarbonate. In Reliability of Organic Compounds in Microelectronics and Optoelectronics: From Physics-of-Failure to Physics-of-Degradation (pp. 33-52). Cham: Springer International Publishing.

https://doi.org/10.1007/978-3-030-81576-9_2

Ferreira, C. C., Aquino, K. A. D. S., Araujo, E. S., & Associacao Brazileira de Energia Nuclear, R. (2009). Effects of gamma irradiation on optical properties of polycarbonate: different formulations with commercial stabilizers (No. INIS-BR--7023). Associacao Brazileira de Energia Nuclear, Rio de Janeiro, RJ (Brazil).

Gohil, M., & Joshi, G. (2022). Perspective of polycarbonate composites and blends properties, applications, and future development: A review. Green Sustainable Process for Chemical and Environmental Engineering and Science, 393-424.

https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99643-3.00012-7

Grzelak, A. W., Jeffkins, S., Luo, L., Stilwell, J., & Hathcock, J. (2023). Impact of X‐ray irradiation as an equivalent alternative to gamma for sterilization of single‐use bioprocessing polymers. Biotechnology Progress, 39(4), e3339.

https://doi.org/10.1002/btpr.3339

Lan, Z., Deng, J., Song, Y., Xu, Z., Nie, Y., Chen, Y., & Ma, Y. (2022). Color changes and mechanical properties of glass fiber reinforced polycarbonate composites after thermal aging. Polymers, 14(2), 222.

https://doi.org/10.3390/polym14020222

Nishitsuji, S., Sato, T., Ishikawa, M., Inoue, T., & Ito, H. (2022). Effects of molecular weight and annealing conditions on the essential work of fracture of polycarbonate. Polymer Engineering & Science, 62(10), 3441-3449.

https://doi.org/10.1002/pen.26116

Nouh, S. A., Ellabban, M. A., Algethami, M., Alsomali, F. A., & Barakat, M. M. (2025). Color changes and optical properties of gamma irradiated polycarbonate/poly (methyl methacrylate)/polyvinyl chloride blended polymers: Linear and nonlinear optical parameters. Journal of Radiation Research and Applied Sciences, 18(4), 101893.

https://doi.org/10.1016/j.jrras.2025.101893

Osanloomehr, M., Akhavan, A., & Athari Allaf, M. (2023). Comparison of Gamma Ray and Electron Beam Irradiation Effect on a Commercial Polycarbonate Used in Medical Equipments. Journal of Radiation Safety and Measurement, 12(2), 81-89.

https://doi.org/10.22052/rsm.2023.248711.1007

Prajzler, V., Chlupatý, V., & Šaršounová, Z. (2022). The effect of gamma-ray irradiation on polycarbonate sheets. Radiation Physics and Chemistry, 196, 110100.

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2022.110100

Ramani, R., Shariff, G., Thimmegowda, M. C., Sathyanarayana, P. M., Ashalatha, M. B., Balraj, A., & Ranganathaiah, C. (2003). Influence of gamma irradiation on the formation of methanol induced micro-cracks in polycarbonate. Journal of Materials Science, 38(7), 1431-1438.

https://doi.org/10.1023/A:1022951926769

Rodríguez-Ramírez, J., Méndez-Lagunas, L. L., López-Ortiz, A., Muniz-Becera, S., & Nair, K. (2021). Solar drying of strawberry using polycarbonate with UV protection and polyethylene covers: Influence on anthocyanin and total phenolic content. Solar Energy, 221, 120-130.

https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.04.025

Sinha, D., Sahoo, K. L., Sinha, U. B., Swu, T., Chemseddine, A., & Fink, D. (2004). Gamma-induced modifications of polycarbonate polymer. Radiation Effects and Defects in Solids, 159(10), 587-595.

https://doi.org/10.1080/10420150412331330539

Wong, A., Leung, S. N., Li, G. Y., & Park, C. B. (2007). Role of processing temperature in polystyrene and polycarbonate foaming with carbon dioxide. Industrial & engineering chemistry research, 46(22), 7107-7116.

https://doi.org/10.1021/ie070551z

Yu, Z., Bai, Y., Wang, J. H., & Li, Y. (2021). Effects of functional additives on structure and properties of polycarbonate-based composites filled with hybrid chopped carbon fiber/graphene nanoplatelet fillers. ES Energy & Environment, 12(2), 66-76.

https://dx.doi.org/10.30919/esee8c434}

Zhou, X., Zhai, Y., Ren, K., Cheng, Z., Shen, X., Zhang, T., ... & Hong, J. (2023). Life cycle assessment of polycarbonate production: Proposed optimization toward sustainability. Resources, Conservation and Recycling, 189, 106765.

https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106765

Zhou, X., Zhai, Y., Ren, K., Cheng, Z., Shen, X., Zhang, T., Bai, Y., Jia, Y. and Hong, J., 2023. Life cycle assessment of polycarbonate production: Proposed optimization toward sustainability. Resources, Conservation and Recycling, 189, p.106765.

doi:10.1016/j.resconrec.2022.106765