Die Einwirkung von Gamma-Strahlen auf schlagzähes Polystyrol

Zusammenfassung

In zwei Versuchen wurde die Strahlenbeständigkeit des schlagzähen Polystyrols Hostyren S 5300 der Hoechst AG untersucht. Bei der Bestrahlung unter Sauerstoffausschluß („Kurzzeitversuch“) ergab sich bis zur höchsten angewandten Dosis von 3 MJ/kg (3 MGy bzw. 300 Mrad) ein ständiger Anstieg der Reißfestigkeit. Die Reißdehnung wurde jedoch bereits bei 1,9 MJ/kg (1,9 MGy bzw. 190 Mrad), die Schlagzähigkeit bei 2,3 MJ/kg (2,3 MGy bzw. 230 Mrad) auf die Hälfte ihres Ausgangswertes verkleinert. Bei einer über 10 Jahre ausgedehnten praxisnahen Langzeitbestrahlung offen an der Luft versprödeten die Proben bereits bei erheblich kleineren Bestrahlungsdosen: Die Reißfestigkeit sank bei 0,9, die Reißdehnung bei 0,4 und die Schlagzähigkeit bei 0,3 MJ/kg auf die Hälfte ihres Ausgangswertes ab. Das Verhalten läßt sich durch Vernetzung (bei Sauerstoffausschluß) bzw. strahlenoxidativen Abbau (in Gegenwart von Sauerstoff) erklären. Bei einer Lagerung des schlagzähen Polystyrols über 14 Jahre im Dunkeln blieben Festigkeit und Dehnung praktisch unverändert.

Abstract

The radiation resistance of the high impact polystyrene Hostyren S 5300 of the Hoechst AG was investigated in two different experiments with gamma rays of a cobalt-60 source. Their radiation under exclosure of oxygen resulted in a steady increase of the ultimate tensile strength up to an energy dose of 3 MGy. During this experiment the elongation at break decreased (because of crosslinking of the polybutadiene phase) to half of its initial value at 1,9 MGy, the impact strength at 2,3 MGy, resp. A long time irradiation experiment of 10 years in air with low dose rate (3,72 mGy/s) resulted in considerable damage already at comparatively low doses: The ultimate tensile strength decreased to half of its initial value at about 0,9 MGy, the elongation at break at 0,4 MGy and the impact strength at 0,3 MGy resp. This behaviour is easily explained by radiation induced oxidation, especially of the rubber phase. — Storage of the sample for more than 14 years in the dark did not change their mechanical properties.