Номер патенту: 112744

Опубліковано: 25.10.2016

Автор: Медофф Маршалл

Є ще 7 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб підвищення розчинності поліаміду в метанолі, який включає обробку зазначеного поліаміду опроміненням пучком електронів при дозі принаймні 10 Мрад.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначене опромінення змінює функціональність полімеру.

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що опромінення виконують у присутності окисника і при цьому поліамід окиснюється.

4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що опромінення зменшує молекулярну масу поліаміду.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що опромінення зменшує молекулярну масу поліаміду на більш ніж приблизно 10 відсотків.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково включає обробку поліаміду ультразвуком.

7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що електрони в електронному промені мають енергію, що становить від приблизно 0,3 МеВ до приблизно 2,0 МеВ.

Текст

Дивитися

Реферат: Винахід стосується електронів. способу підвищення розчинності поліаміду опроміненням пучком UA 112744 C2 (12) UA 112744 C2 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 РОДИННІ ЗАЯВКИ Дана заявка претендує на пріоритет на підставі попередньої заявки на патент США № 61/347705, поданої 24 травня 2010 р. Повний зміст зазначеної попередньої заявки включений тим самим до даної заявки за допомогою посилання. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Хімічні речовини застосовують у широкому спектрі реакцій і способів, часто для одержання інших проміжних сполук і продуктів. Розчинність і/або швидкість розчинення хімічної речовини в розчиннику може впливати на швидкість і/або ефективність способу або хімічної реакції, в яких застосовують зазначену хімічну речовину. Відповідно, було б бажаним регулювати, наприклад, збільшувати, розчинність і/або швидкість розчинення хімічних речовин. КОРОТКИЙ ОПИС У цілому, даний винахід відноситься до способів переробки хімічних речовин для зміни їхньої структури й, зокрема, для підвищення їхньої розчинності і/або швидкості розчинення, і до проміжних сполук і продуктів, отриманих із таких структурно-змінених матеріалів. Багато способів дозволяють одержати матеріали, які можна більш легко застосовувати в реакціях або в інших способах для одержання корисних проміжних сполук і продуктів, наприклад, енергії, палива, їжі або матеріалів. У деяких варіантах реалізації хімічні речовини, які обробляють за допомогою способів, описаних у даній заявці, можна застосовувати для одержання високо концентрованих розчинів, наприклад, розчинів із концентрацією вищою, ніж у насичених розчинів необроблених хімічних речовин у тому ж розчиннику за тих самих умов. У деяких випадках обробка змінює функціональні групи в хімічній речовині, і, таким чином, полярність хімічної речовини, що може, наприклад, робити оброблену хімічну речовину розчинною в розчинниках, у яких необроблена хімічна речовина є нерозчинною або тільки помірно чи частково розчинною. Наприклад, зазначені способи можуть у деяких випадках збільшити розчинність хімічної речовини у воді або у водному середовищі. Хімічна речовина може являти собою, наприклад, тверду речовину, рідину або гель, або їхні суміші. У одному з аспектів даний винахід відноситься до способу збільшення розчинності хімічної речовини, який включає обробку хімічної речовини шляхом фізичної обробки, обраної з групи, що складається з механічної обробки, хімічної обробки, опромінення, обробки ультразвуком, окислювання, піролізу й парового вибуху, із забезпеченням збільшення розчинності хімічної речовини в порівнянні з розчинністю даної хімічної речовини до фізичної обробки. Деякі варіанти реалізації включають одну або більше з наступних ознак. Хімічна речовина може бути обрана з групи, яка складається з солей, полімерів і мономерів. Фізична обробка може являти собою або включати опромінення, наприклад, за допомогою пучка електронів. У деяких випадках фізична обробка змінює функціональні групи в хімічній речовині. У тих варіантах реалізації, в яких хімічну речовину опромінюють, опромінення може включати вплив на хімічну речовину сумарною дозою випромінювання щонайменше 5 Мрад. Фізично оброблена хімічна речовина може мати кристалічність щонайменше на 10 відсотків нижчу, ніж кристалічність хімічної речовини до фізичної обробки. У деяких випадках хімічна речовина має індекс кристалічності до фізичної обробки від приблизно 40 до приблизно 87,5 відсотків, а фізично оброблена хімічна речовина має індекс кристалічності від приблизно 10 до приблизно 50 відсотків. У іншому аспекті даний винахід відноситься до продукту, який містить хімічну речовину, піддану фізичній обробці, обраній із групи, що складається з механічної обробки, хімічної обробки, опромінення, обробки ультразвуком, окислювання, піролізу й парового вибуху, причому зазначений продукт має розчинність вищу, ніж розчинність хімічної речовини до фізичної обробки. Деякі варіанти реалізації включають одну або більше з наступних ознак. Хімічна речовина може бути обрана з групи, що складається з солей, полімерів і мономерів. У деяких випадках хімічну речовину піддавали опроміненню, наприклад, пучком електронів. Продукт може мати функціональні групи, які відрізняються від функціональних груп хімічної речовини до фізичної обробки. У тих варіантах реалізації, в яких хімічну речовину опромінюють, опромінення може включати вплив на хімічну речовину сумарної дози випромінювання щонайменше 30 Мрад. Фізично оброблена хімічна речовина може мати кристалічність щонайменше на 10 відсотків нижчу, ніж кристалічність хімічної речовини до фізичної обробки. У деяких випадках хімічна речовина має індекс кристалічності до фізичної обробки від приблизно 40 до приблизно 87,5 відсотків, а фізично оброблена хімічна речовина має індекс кристалічності від приблизно 10 до приблизно 50 відсотків. Збільшення розчинності і/або швидкості розчинення може бути результатом структурної 1 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 модифікації матеріалу. "Структурна модифікація" хімічної речовини в даній заявці означає зміну молекулярної структури початкової сировини будь-яким чином, у тому числі шляхом зміни розташування хімічних зв'язків, кристалічної структури або конформації початкової сировини. Зміна може являти собою, наприклад, зміну цілісності кристалічної структури, наприклад, шляхом утворення мікротріщин усередині структури, що може не проявитися при дифракційних вимірюваннях кристалічності матеріалу. Зазначені зміни в структурній цілісності матеріалу можна визначити опосередковано шляхом вимірювання виходу продукту при різних рівнях структурно-модифікуючої обробки. На додаток або як альтернатива, зміна молекулярної структури може включати зміну надмолекулярної структури хімічної речовини, окислювання хімічної речовини, зміну середньої молекулярної маси, зміну середньої кристалічності, зміну площі поверхні, зміну ступеня полімеризації, зміну пористості, зміну ступеня розгалуження, прищеплену сополімеризацію за участю інших матеріалів, зміну розміру кристалічного домена або зміну загального розміру домена. Структурна модифікація може в деяких випадках збільшувати полярність хімічної речовини, збільшуючи здатність хімічної речовини утворювати водневі зв'язки з водою, і/або руйнувати хімічну речовину на менші молекули. Якщо не визначено інакше, всі технічні й наукові терміни, застосовувані в даній заявці, мають ті ж значення, які, як правило, має на увазі звичайний фахівець в області техніки, до якої належить даний винахід. Хоча на практиці або при тестуванні даного винаходу можна застосовувати способи й матеріали, подібні або еквівалентні способам і матеріалам, описаним у даній заявці, підходящі способи й матеріали описані нижче. Усі публікації, заявки на патенти, патенти та інші посилання, згадані в даній заявці, у повному об'ємі включені до неї за допомогою посилання. У випадку протиріччя, даний опис, включаючи визначення, буде мати визначальне значення. Крім того, матеріали, способи та приклади є тільки ілюстративними й не передбачають обмеження винаходу. Інші ознаки і переваги винаходу будуть очевидними з наступного докладного опису та формули винаходу. ОПИС КРЕСЛЕНЬ Фіг. 1 являє собою структурну схему, що ілюструє конверсію хімічної речовини в продукти і побічні продукти. ДОКЛАДНИЙ ОПИС Застосовуючи способи, описані в даній заявці, можна переробляти хімічні речовини (наприклад, солі, полімери, мономери, фармацевтичні препарати, поживні речовини, вітаміни, мінеральні речовини, нейтральні молекули й суміші зазначених речовин) для збільшення їхньої розчинності і/або швидкості розчинення. У деяких випадках перероблена хімічна речовина сама по собі є готовим продуктом, тоді як в інших випадках перероблену хімічну речовину можна застосовувати для одержання цінних проміжних сполук і продуктів. Хімічні речовини можна обробляти або переробляти за допомогою одного або більше способів, описаних у даній заявці, таких як механічна обробка, хімічна обробка, опромінення, ультразвукова обробка, окислювання, піроліз або паровий вибух. Різні системи і способи обробки можна застосовувати в комбінації з двох, трьох, або навіть чотирьох чи більше із зазначених технологій або інших технологій, описаних у даній заявці або де-небудь у іншому джерелі. Зазначені варіанти обробки будуть збільшувати розчинність обробленої хімічної речовини в розчиннику, який може являти собою, наприклад, воду, неводний розчинник, наприклад, органічний розчинник, або їхні суміші. СИСТЕМИ ДЛЯ ОБРОБКИ ХІМІЧНИХ РЕЧОВИН На Фіг. 1 представлений процес 10 перетворення хімічної речовини в корисні проміжні сполуки і продукти. Процес 10 включає спочатку необов'язкову механічну обробку хімічної речовини (12), наприклад, шляхом дроблення або іншої механічної переробки. Потім хімічну речовину піддають фізичній обробці (14), такій як механічна обробка, хімічна обробка, опромінення, обробка ультразвуком, окислювання, піроліз або паровий вибух, для модифікації її внутрішньої структури, наприклад, за рахунок ослаблення або утворення мікротріщин у зв'язках кристалічної структури матеріалу. Далі, структурно-модифіковану хімічну речовину можна в деяких випадках піддавати додатковій механічній обробці (16). Ця механічна обробка може являти собою таку ж механічну обробку, що й початкова, або відрізнятися від неї. Далі, хімічну речовину можна піддати додатковій структурно-модифікуючій обробці та механічній обробці за необхідності додаткової структурної зміни (наприклад, збільшення розчинності) перед подальшою обробкою. Далі, оброблену хімічну речовину можна переробити на стадії основної переробки 18, наприклад, розчинити в розчиннику, і, в деяких випадках, змішати або піддати реакції з іншими хімічними речовинами, з одержанням проміжних сполук і продуктів. У деяких випадках кінцеву 2 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 продукцію, одержувану на стадії основної обробки, можна застосовувати прямо, але в інших випадках потрібна подальша переробка, яку забезпечує стадія наступної переробки (20). Наступна переробка може включати, наприклад, очищення, розділення, введення добавок, висушування, твердіння та інші способи. У деяких випадках системи, описані в даній заявці, або їхні компоненти, можуть бути розбірними, так що систему можна перевозити (наприклад, залізничним, вантажним або морським транспортом) з одного місця в інше. Стадії способу, описані в даній заявці, можна виконати в одному або більше місцях і в деяких випадках одну або більше стадій можна здійснити при транспортуванні. Така мобільна переробка описана в патенті США № 12/374549 і міжнародній заявці № WO 2008/011598, повний опис яких включений до даної заявки за допомогою посилання. Будь-яку або всі стадії запропонованого способу, описані в даній заявці, можна виконати при температурі навколишнього середовища. За необхідності, при виконанні деяких стадій можна застосовувати охолодження і/або нагрівання. Наприклад, хімічну речовину можна охолоджувати під час механічної обробки для збільшення її крихкості. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, охолодження застосовують перед початковою механічною обробкою і/або наступною механічною обробкою, під час або після неї. Охолодження можна здійснити, як зазначено в патенті 12/502629, повний опис якого включений до даної заявки за допомогою посилання. Окремі стадії запропонованих способів, описані вище, а також застосовувані хімічні речовини, будуть розглянуті далі більш докладно. ФІЗИЧНА ОБРОБКА Способи фізичної обробки можуть включати один або більше способів, описаних у даній заявці, таких як механічна обробка, хімічна обробка, опромінення, ультразвукова обробка, окислювання, піроліз або паровий вибух. Способи обробки можна застосовувати в комбінації двох, трьох, чотирьох або навіть усіх зазначених технологій (у будь-якому порядку). Якщо застосовують більше одного способу обробки, зазначені способи можна застосовувати в той же самий час або в різний час. Також можна застосовувати інші способи, які змінюють молекулярну структуру хімічної речовини, для збільшення розчинності і/або швидкості розчинення хімічної речовини, окремо або в комбінації зі способами, описаними в даному документі. Багато видів обробки, які описані в даній заявці, руйнують кристалічну структуру обробленої хімічної речовини, що збільшує розчинність хімічної речовини в міру збільшення ступеня невпорядкованості структури. Деякі види обробки також збільшують площу поверхні і/або пористість хімічної речовини, що в цілому збільшує швидкість розчинення хімічної речовини, а також збільшує її розчинність. Механічна обробка У деяких випадках способи можуть включати механічну обробку хімічної речовини. Механічна обробка включає, наприклад, розрізання, дроблення, пресування, перемелювання, різання і рубання. Перемелювання, наприклад, може включати перемелювання на кульовому млині, на молотковому млині, роторний/статорний сухий або мокрий помел, або інші види перемелювання. Інші види механічної обробки включають, наприклад, жорновий помел, розколювання, механічне поздовжнє різання або механічне розривання, штифтовий помел або помел на пневматичному фрикційному млині. Механічна обробка може бути корисною для "розкриття", "напруження", руйнування й роздроблення хімічної речовини, що робить хімічну речовину більш піддатливою до розриву ланцюгів і/або зменшення кристалічності й у деяких випадках також більш піддатливою до окислювання при опроміненні. У деяких випадках механічна обробка може включати первинну підготовку хімічної речовини, таку як за допомогою розрізання, дроблення, різання, розтирання або рубання. Як варіант або додатково, хімічну речовину можна піддавати фізичній обробці за допомогою одного або декількох способів фізичної обробки, наприклад, хімічної обробки, опромінення, ультразвукової обробки, окислювання, піролізу або парового вибуху, а потім піддавати механічній обробці. Зазначена послідовність може бути вигідною, оскільки хімічні речовини, піддані одному або декільком іншим видам обробки, наприклад, опроміненню або піролізу, схильні до більшої крихкості і, отже, можуть легше піддаватися подальшим змінам молекулярної структури хімічної речовини шляхом механічної обробки. Способи механічної обробки хімічної речовини включають, наприклад, перемелювання або дроблення. Перемелювання можна здійснювати, наприклад, за допомогою молоткового млина, кульового млина, колоїдного млина, конічного або конусного млина, дискового млина, бігункового млина, млина Уайлі (Wiley) або борошномельного млина. Дроблення можна здійснювати, наприклад, за допомогою жорнової дробарки, круглошліфувальної дробарки, 3 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кавового млина або гратознімача. Дроблення можна здійснювати, наприклад, за допомогою штифта, який здійснює зворотно-поступальні рухи, або іншого елемента, як це має місце в штифтовому млині. Інші способи механічної обробки включають, наприклад, механічне поздовжнє різання або механічне розривання, інші способи, в яких до хімічної речовини прикладають тиск, і помел на пневматичному фрикційному млині. Підходящі способи механічної обробки також включають будь-які інші способи, що змінюють молекулярну структуру хімічної речовини. Системи механічної обробки можна виконати з можливістю одержання обробленої хімічної речовини з певними морфологічними характеристиками, такими як, наприклад, площа поверхні, пористість і об'ємна щільність. Збільшення площі поверхні й пористості хімічної речовини буде в цілому збільшувати розчинність і швидкість розчинення хімічної речовини. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, площа поверхні за методом Брунауера2 Еммета-Теллера (BET) механічно обробленої хімічної речовини становить більше, ніж 0,1 м /г, 2 2 2 2 наприклад, більше, ніж 0,25 м /г, більше, ніж 0,5 м /г, більше, ніж 1,0 м /г, більше, ніж 1,5 м /г, 2 2 2 2 більше, ніж 1,75 м /г, більше, ніж 5,0 м /г, більше, ніж 10 м /г, більше, ніж 25 м /г, більше, ніж 35 2 2 2 2 2 м /г, більше, ніж 50 м /г, більше, ніж 60 м /г, більше, ніж 75 м /г, більше, ніж 100 м /г, більше, ніж 2 2 2 150 м /г, більше, ніж 200 м /г, або навіть більше, ніж 250 м /г. Пористість механічно обробленої хімічної речовини може становити, наприклад, більше, ніж 20 відсотків, більше, ніж 25 відсотків, більше, ніж 35 відсотків, більше, ніж 50 відсотків, більше, ніж 60 відсотків, більше, ніж 70 відсотків, наприклад, більше, ніж 80 відсотків, більше, ніж 85 відсотків, більше, ніж 90 відсотків, більше, ніж 92 відсотки, більше, ніж 94 відсотки, більше, ніж 95 відсотків, більше, ніж 97,5 відсотків, більше, ніж 99 відсотків, або навіть більше, ніж 99,5 відсотків. У деяких варіантах реалізації після механічної обробки хімічна речовина має об'ємну 3 3 3 3 3 щільність меншу за 0,25 г/см , наприклад, 0,20 г/см , 0,15 г/см , 0,10 г/см , 0,05 г/см або меншу, 3 наприклад, 0,025 г/см . Об'ємну щільність визначають згідно з ASTM D1895B. Якщо коротко, зазначений спосіб включає заповнення вимірювального циліндра відомим об'ємом зразка й одержання маси зразка. Об'ємну щільність обчислюють шляхом ділення маси зразка в грамах на відомий об'єм циліндра в кубічних сантиметрах. У деяких випадках може стати необхідним одержати матеріал із низькою об'ємною щільністю, ущільнити матеріал (наприклад, для полегшення і здешевлення транспортування в інше місце), а потім повернути матеріал у стан із більш низькою об'ємною щільністю. Ущільнені матеріали можна переробляти за допомогою будь-яких способів, описаних у даному документі, або будь-який матеріал, перероблений за допомогою будь-яких способів, описаних у даному документі, можна згодом ущільнити, наприклад, як це описано в патенті США № 12/429045 і в WO 2008/073186, повний зміст яких включений до даного опису за допомогою посилань. Обробка випромінюванням Один або більше циклів обробки випромінюванням можна застосовувати для обробки хімічної речовини і для забезпечення структурно модифікованої хімічної речовини, яка має підвищену розчинність і/або швидкість розчинення в порівнянні із зазначеною хімічною речовиною до опромінення. Опромінення може, наприклад, зменшувати молекулярну масу і/або кристалічність хімічної речовини. Випромінювання може також стерилізувати хімічну речовину або будь-яке середовище, необхідне для переробки хімічної речовини. У деяких варіантах реалізації енергію, накопичену в матеріалі, який випускає електрон зі своєї атомної орбіталі, застосовують для опромінення матеріалів. Випромінювання може бути забезпечене за допомогою (1) важких заряджених частинок, таких як альфа-частинки чи протони, (2) електронів, одержуваних, наприклад, при бета-розпаді чи в прискорювачах електронного пучка, або (3) електромагнітного випромінювання, наприклад, гамма-променів, рентгенівських променів чи ультрафіолетових променів. У одному з підходів випромінювання, одержуване за допомогою радіоактивних речовин, можна застосовувати для опромінення хімічної речовини. У іншому підході для опромінення хімічної речовини застосовують електромагнітне випромінювання (наприклад, одержуване за допомогою електроннопроменевих випромінювачів). У деяких варіантах реалізації можна застосовувати будь-яку комбінацію в будь-якому порядку або одночасно пунктів з (1) по (3). Застосовувані дози залежать від бажаної дії та конкретної хімічної речовини. У деяких випадках, коли є необхідним розрив ланцюга і/або введення функціональних груп у полімерний ланцюг, можна застосовувати частинки, більш важкі, ніж електрони, такі як протони, ядра гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту. Якщо потрібен розрив ланцюга з розкриттям циклу, можна застосовувати для посилення зазначеного розриву ланцюга з розкриттям циклу позитивно заряджені частинки 4 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 завдяки їхнім властивостям кислот Льюіса. Наприклад, коли є бажаним максимальне окислювання, можна застосовувати іони кисню, а коли є бажаним максимальне нітрування, можна застосовувати іони азоту. Застосування важких частинок і позитивно заряджених частинок описане в патенті США № 12/417699, повний опис якого включений до даної заявки за допомогою посилання. У одному зі способів першу хімічну речовину зі середньочисельною молекулярною масою (MN1) опромінюють, наприклад, шляхом впливу іонізуючого випромінювання (наприклад, у вигляді гамма-випромінювання, рентгенівського випромінювання, ультрафіолетового (УФ) світла з довжиною хвилі від 100 нм до 280 нм, пучка електронів або інших заряджених частинок) для забезпечення другої хімічної речовини зі середньочисельною молекулярною масою (MN2) нижчою, ніж перша середньочисельна молекулярна маса. Другу хімічну речовину (або першу і другу хімічну речовину) можна застосовувати як кінцевий продукт або додатково переробляти з одержанням проміжної сполуки чи продукту. Оскільки друга хімічна речовина має знижену молекулярну масу в порівнянні з першою хімічною речовиною, і в деяких випадках також знижену кристалічність, друга хімічна речовина демонструє більшу розчинність і/або більшу швидкість розчинення в порівнянні з першою хімічною речовиною. Зазначені властивості можуть зробити другу хімічну речовину такою, що більш легко переробляється й у деяких випадках більш реакційноздатна, що може значно покращити продуктивність і/або об'єм випуску необхідного продукту. У деяких варіантах реалізації друга середньочисельна молекулярна маса (MN2) нижча, ніж перша середньочисельна молекулярна маса (M N1) на більше, ніж приблизно 10 відсотків, наприклад, на більше, ніж приблизно 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 відсотків, на 60 відсотків або навіть на більше, ніж приблизно 75 відсотків. У деяких випадках опромінення зменшує кристалічність хімічної речовини, наприклад, на більше, ніж приблизно 10 відсотків, наприклад, на більше, ніж приблизно 15, 20, 25, 30, 35, 40 відсотків, або навіть на більше, ніж приблизно 50 відсотків. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, початковий індекс кристалічності (до опромінення) становить від приблизно 40 до приблизно 87,5 відсотків, наприклад, від приблизно 50 до приблизно 75 відсотків або від приблизно 60 до приблизно 70 відсотків, а індекс кристалічності після опромінення становить від приблизно 10 до приблизно 50 відсотків, наприклад, від приблизно 15 до приблизно 45 відсотків або від приблизно 20 до приблизно 40 відсотків. Однак, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, наприклад, після всебічного опромінення, індекс кристалічності може бути нижче 5 відсотків. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, матеріал після опромінення по суті є аморфним. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, початкова середньочисельна молекулярна маса (перед опроміненням) становить від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад, від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, а середньочисельна молекулярна маса після опромінення становить від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад, від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, наприклад, після всебічного опромінення, середньочисельна молекулярна маса може становити менше, ніж приблизно 10000, або навіть менше, ніж приблизно 5000. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, друга хімічна речовина може мати рівень окислювання (O2) вищий, ніж рівень окислювання (O1) першої хімічної речовини. Більш високий рівень окислювання хімічної речовини може додатково збільшити її розчинність і/або швидкість розчинення. Згідно з деякими варіантмаи реалізації винаходу, для збільшення рівня окислювання, опромінення проводять у окисному середовищі, наприклад, під шаром повітря або кисню. У деяких випадках друга хімічна речовина може містити більше гідроксильних груп, альдегідних груп, кетонових груп, складноефірних груп або карбоксильних груп, ніж перша хімічна речовина, що може підвищити гідрофільність і, отже, розчинність у воді чи водному середовищі. Іонізуюче опромінення Кожна форма опромінення іонізує вуглецевмісний матеріал за рахунок певних взаємодій, які визначаються енергією випромінювання. Важкі заряджені частинки в основному іонізують матерію за рахунок кулонівського розсіювання; крім того, ці взаємодії створюють швидкі електрони, які можуть додатково іонізувати матерію. Альфа-частинки ідентичні ядру атома гелію і утворюються при альфа-розпаді різних радіоактивних ядер, таких як ізотопи вісмуту, полонію, астату, радону, францію, радію, деяких актинідів, таких як актиній, торій, уран, нептуній, кюрій, каліфорній, америцій і плутоній. При використанні частинок, вони можуть бути нейтральними (незарядженими), позитивно 5 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зарядженими або негативно зарядженими. Будучи зарядженими, заряджені частинки можуть містити один позитивний чи негативний заряд або більше зарядів, наприклад, один, два, три або навіть чотири чи більше зарядів. У прикладах, у яких потрібен розрив ланцюга, позитивно заряджені частинки можуть бути переважними, частково завдяки їхній кислотній природі. При використанні частинок, їхня маса може дорівнювати масі електрона в стані спокою або перевищувати її, наприклад, у 500, 1000, 1500, 2000, 10000 або навіть 100000 разів. Наприклад, маса частинок може становити від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 150 атомних одиниць, наприклад, від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 50 атомних одиниць або від приблизно 1 до приблизно 25, наприклад, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 або 15 атомних одиниць. Прискорювачі, які застосовуються для прискорення частинок, можуть бути електростатичними постійного струму, електродинамічними постійного струму, радіочастотними лінійними, магнітоіндукційними лінійними або безперервного випромінювання. Наприклад, у IBA, Бельгія можна придбати циклотронний тип прискорювачів, такий як система Rhodotron®, при цьому у RDI, тепер IBA Industrial, можна придбати прискорювачі постійного струму, такі як Dynamitron®. Іони та іонні прискорювачі розглянуті в публікаціях Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., "Overview of Light-Ion Beam Therapy" Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 березня 2006 року, Iwata, Y. et al., “ Altemating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators" Proceedings of EPAC 2006, Единбург, Шотландія) і Leaner, C.M. et al., "Status of the Superconducting ECR Ion Heavy Venus" Proceedings of EPAC 2000, Відень, Австрія. Перевага гамма-випромінювання полягає в значній глибині проникнення в різні матеріали. Джерела гамма-променів включають радіоактивні ядра, такі як ізотопи кобальту, кальцій, технецію, хрому, галію, індію, йоду, заліза, криптону, самарію, селену, натрію, талію та ксенону. Джерела рентгенівських променів включають зіткнення пучків електронів з металевими мішенями, такими як вольфрам або молібден, або сплави, чи компактні джерела світла, такі як джерела, які виробляються в промисловому масштабі компанією Lyncean. Джерела ультрафіолетового випромінювання включають дейтерієві або кадмієві лампи. Джерела інфрачервоного випромінювання включають сапфірові, цинкові або керамічні лампи з селенистими вікнами. Джерела мікрохвиль включають клістрони, радіочастотні джерела Слевіна або джерела атомних променів, у яких використовують газоподібні водень, кисень або азот. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, як джерело випромінювання застосовують електронний промінь. Електронний промінь має переваги, пов'язані з високими потужностями дози випромінювання (наприклад, 1, 5 або навіть 10 Мрад на секунду), високою продуктивністю, більш слабким утриманням і меншими обмеженнями стосовно устаткування. Електрони також можуть бути більш ефективними в стимулюванні розриву ланцюга. Крім того, електрони з енергіями від 4 до 10 МеВ можуть мати глибину проникнення від 5 до 30 мм або більше, наприклад, 40 мм. Електронні пучки можна створити, наприклад, за допомогою електростатичних генераторів, каскадних генераторів, трансформаторних генераторів, низькоенергетичних прискорювачів зі скануючою системою, низькоенергетичних прискорювачів із лінійним катодом, лінійних прискорювачів та імпульсних прискорювачів. Електрони можна використовувати як джерело іонізуючого випромінювання, наприклад, для порівняно тонких штабелів матеріалів, наприклад, менше, ніж 0,5 дюйма, наприклад, менше, ніж 0,4 дюйма, 0,3 дюйма, 0,2 дюйма, або менше, ніж 0,1 дюйма. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, енергія кожного електрона в електронному промені становить від приблизно 0,3 МеВ до приблизно 2,0 МеВ (мільіон електрон-вольт), наприклад, від приблизно 0,5 МеВ до приблизно 1,5 МеВ або від приблизно 0,7 МеВ до приблизно 1,25 МеВ. Пристрої для електронно-променевого опромінення можна придбати у компанії Ion Beam Applications, Louvain-la-Neuve, Бельгія або у компанії Titan Corporation, Сан-Дієго, Каліфорнія. Як правило, енергії електронів можуть становити 1 МеВ, 2 МеВ, 4,5 МеВ, 7,5 МеВ або 10 МеВ. Як правило, потужність типового пристрою для електронно-променевого опромінення може становити 1 кВт, 5 кВт, 10 кВт, 20 кВт, 50 кВт, 100 кВт, 250 кВт або 500 кВт. Ступінь деполяризації хімічної речовини залежить від застосовуваної енергії електронів і застосовуваної дози, тоді як тривалість впливу залежить від потужності та дози. Типові дози можуть приймати значення 1 кГр, 5 кГр, 10 кГр, 20 кГр, 50 кГр, 100 кГр або 200 кГр. Пучки іонних частинок Можна використовувати частинки, більш важкі, ніж електрони. Наприклад, можна використовувати протони, ядра гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, частинки, 6 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 більш важкі, ніж електрони, можуть викликати більше число розривів ланцюга (у порівнянні з більш легкими частинками). У деяких випадках, позитивно заряджені частинки можуть викликати більше число розривів ланцюга, ніж негативно заряджені частинки, внаслідок їхньої кислотності. Пучки більш важких частинок можна створити, наприклад, застосовуючи лінійні прискорювачі або циклотрони. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, енергія кожної частинки в пучку становить від приблизно 1,0 МеВ/атомна одиниця до приблизно 6000 МеВ/атомна одиниця, наприклад, від приблизно 3 МеВ/атомна одиниця до приблизно 4,800 МеВ/атомна одиниця або від приблизно 10 МеВ/атомна одиниця до приблизно 1000 МеВ/атомна одиниця. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, іонні пучки можуть містити більше типів іонів. Наприклад, іонні пучки можуть містити суміш двох або більше (наприклад, трьох, чотирьох або більше) різних типів іонів. Приклади сумішей можуть включати іони вуглецю і протони, іони вуглецю і іони кисню, іони азоту і протони та іони заліза і протони. У більш загальному випадку, для створення іонних опромінюючих пучків можна застосовувати суміші будь-яких іонів, розглянутих вище (або будь-яких інших іонів). Зокрема, в одному іонному пучку можна застосовувати суміші відносно легких і відносно більш важких іонів. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, іонні пучки для опромінення матеріалів містять позитивно заряджені іони. Позитивно заряджені іони можуть включати, наприклад, позитивно заряджені іони водню (наприклад, протони), іони інертних газів (наприклад, гелію, неону, аргону), іони вуглецю, іони азоту, іони кисню, іони кремнію, іони фосфору і іони металів, такі як іони натрію, іони кальцію і/або іони заліза. Не бажаючи бути зв'язаними якою-небудь теорією, вважають, що зазначені позитивно заряджені іони при впливі на матеріали демонструють хімічну поведінку фрагментів кислот Льюіса, ініціюючи й підтримуючи реакції катіонного розриву ланцюга з розкриттям циклу в окисному середовищі. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, іонні пучки для опромінення матеріалів містять негативно заряджені іони. Негативно заряджені іони можуть включати, наприклад, негативно заряджені іони водню (наприклад, гідрид-іони) і негативно заряджені іони різних відносно електронегативних ядер (наприклад, іони кисню, іони азоту, іони вуглецю, іони кремнію та іони фосфору). Не бажаючи бути зв'язаними якою-небудь теорією, вважають, що зазначені негативно заряджені іони при впливі на матеріали демонструють хімічну поведінку фрагментів основ Льюіса, викликаючи реакції аніонного розриву ланцюга з розкриттям циклу у відновному середовищі. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, пучки для опромінення матеріалів можуть містити нейтральні атоми. Наприклад, до пучків можна включити будь-який один або більше видів атомів, обраних із атомів водню, атомів гелію, атомів вуглецю, атомів азоту, атомів кисню, атомів неону, атомів кремнію, атомів фосфору, атомів аргону й атомів заліза. У загальному випадку, в пучках можуть бути присутніми суміші двох або більше з перерахованих вище типів атомів (наприклад, три або більше, чотири або більше, або ще більше). Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, іонні пучки, які застосовуються для + опромінення матеріалів, містять однозарядні іони, такі як один або більше з наступних: H , H , + + + + + + + + + + + He , Ne , Ar , C , C , O , O , N , N , Si , Si , P , P , Na , Ca і Fe . Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, іонні пучки можуть містити багатозарядні іони, такі як один або більше з 2+ 3+ 4+ 3+ 5+ 32+ 222+ 4+ 24наступних: C , C , C , N , N , N , O , O , O2 , Si , Si , Si і Si . У загальному випадку іонні пучки можуть також містити більш складні багатоядерні іони, що несуть множинні позитивні або негативні заряди. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, завдяки структурі багатоядерного іона, позитивний або негативний заряд може бути ефективно розподілений по суті по всій структурі іонів. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, позитивні або негативні заряди можуть бути локалізовані в певних частинах структури іонів. Електромагнітне випромінювання Згідно з варіантами реалізації винаходу, в яких опромінення здійснюють за допомогою електромагнітного випромінювання, для якого, наприклад, енергія на фотон (в електрон2 вольтах) електромагнітного випромінювання може бути більшою, ніж 10 еВ, наприклад, 3 4 5 6 7 більшою, ніж 10 , 10 , 10 , 10 , або навіть більшою, ніж 10 еВ. Згідно з деякими варіантами 4 реалізації винаходу, енергія на фотон електромагнітного випромінювання становить від 10 до 7 5 6 10 , наприклад, від 10 до 10 еВ. Частота електромагнітного випромінювання може становити, 16 17 18 19 20 21 наприклад, більше, ніж 10 Гц, більше, ніж 10 Гц, 10 , 10 , 10 , або навіть більше, ніж 10 Гц. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, частота електромагнітного 18 22 19 21 випромінювання становить від 10 до 10 Гц, наприклад, від 10 до 10 Гц. Гасіння і регульована функціоналізація хімічних речовин 7 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Після впливу іонізуючого випромінювання оброблена хімічна речовина може стати іонізованою; тобто вона може містити радикали в кількостях, що піддаються виявленню за допомогою спектрометра електронного парамагнітного резонансу. Якщо іонізована хімічна речовина залишається в атмосфері, вона буде окислятися, наприклад, до ступеня, при якому в результаті реакції з атмосферним киснем утворюються карбоксильні групи. Таке окислювання є бажаним, оскільки воно може полегшити подальше розбивання молекулярної маси хімічної речовини, а окислені групи, наприклад, карбоксильні групи, можуть сприяти підвищенню розчинності. Однак, оскільки такі радикали можуть "жити" протягом деякого часу після опромінення, наприклад, довше, ніж 1 день, 5 днів, 30 днів, 3 місяці, 6 місяців або навіть довше, ніж 1 рік, властивості матеріалу можуть продовжувати змінюватися з часом, що в деяких випадках може бути небажаним. Після іонізації будь-який матеріал, який був іонізований, необхідно "погасити" для зменшення вмісту радикалів у іонізованому матеріалі, наприклад, так, щоб радикали більше неможливо було виявити за допомогою спектрометра електронного парамагнітного резонансу. Наприклад, радикали можна погасити, шляхом прикладання до іонізованого матеріалу достатнього тиску і/або шляхом здійснення контакту іонізованого матеріалу з текучим середовищем, таким як газ або рідина, яка взаємодіє з радикалами ("гасить" радикали). Застосування газу або рідини щонайменше для сприяння гасінню радикалів може бути використане для введення в іонізований матеріал бажаної кількості та виду функціональних груп, таких як групи карбонової кислоти, енольні групи, альдегідні групи, нітрогрупи, аміногрупи, алкіламіногрупи, алкільні групи, хлоралкільні групи або хлорфторалкільні групи. Введення функціональних груп може змінювати полярність хімічної речовини, що в загальному випадку впливає на розчинність хімічної речовини, наприклад, збільшення полярності в загальному випадку збільшує розчинність хімічної речовини в полярних розчинниках. Наприклад, різні функціональні групи демонструють різні ступені утворення водневих зв'язків, а також результуючий дипольний момент і число електронегативних атомів. Наприклад, альдегідна група має великий дипольний момент і, отже, є відносно полярною, як і аміни та спирти, що мають здатність до утворення водневого зв'язку. Карбонові кислоти є найбільш полярною функціональною групою, оскільки вони можуть активно утворювати водневі зв'язки, мають дипольний момент і містять два електронегативні атоми. У деяких варіантах реалізації, гасіння включає прикладання тиску до іонізованого матеріалу, наприклад, шляхом безпосереднього механічного стискання матеріалу в одному, двох або трьох напрямках, або прикладання тиску до рідини, в яку занурений матеріал, наприклад, ізостатичне стискання. У таких випадках деформація самого матеріалу призводить до утворення радикалів, які часто захоплюються доменами кристалічної структури, у достатній близькості, щоб радикали могли рекомбінувати або взаємодіяти з іншою групою. У деяких випадках тиск прикладають разом із застосуванням тепла, таким як достатня кількість тепла для підвищення температури матеріалу вище температури плавлення або температури розм'якшення матеріалу чи компонента матеріалу. Тепло може підсилювати рухливість молекул у матеріалі, що може сприяти гасінню радикалів. Якщо для гасіння застосовують тиск, тиск може бути вищий за приблизно 1000 фунт/кв. дюйм, такий як більше приблизно 1250 фунт/кв. дюйм, 1450 фунт/кв. дюйм, 3625 фунт/кв. дюйм, 5075 фунт/кв. дюйм, 7250 фунт/кв. дюйм, 10000 фунт/кв. дюйм або навіть більше 15000 фунт/кв. дюйм. У деяких варіантах реалізації гасіння включає здійснення контакту іонізованого матеріалу з текучим середовищем, таким як рідина або газ, наприклад, газ, здатний взаємодіяти з радикалами, такий як ацетилен або суміш ацетилену з азотом, етилен, хлоровані етилени або хлорфторетилени, пропілен або суміші зазначених газів. У інших конкретних варіантах реалізації гасіння включає здійснення контакту іонізованого матеріалу з рідиною, наприклад, з рідиною, здатною проникати в матеріал і взаємодіяти з радикалами, такою як дієн, такою як 1,5циклооктадієн. У деяких конкретних варіантах реалізації гасіння включає здійснення контакту іонізованого матеріалу з антиокислювачем, таким як вітамін E. За необхідності, хімічна речовина може містити диспергований у хімічній речовині антиокислювач. Введенню функціональних груп може сприяти застосування важких заряджених іонів, таких як будь-які більш важкі іони, описані в даному документі. Наприклад, якщо є бажаним підсилити окислювання, для опромінення можна застосовувати заряджені іони кисню. Якщо є бажаними азот-вмісні функціональні групи, можна застосовувати іони азоту або азот-вмісні аніони. Аналогічно, якщо є бажаними групи сірки або фосфору, для опромінення можна застосовувати іони сірки або фосфору. Дози У деяких випадках опромінення проводять із інтенсивністю дози вище приблизно 0,25 Мрад 8 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на секунду, наприклад, вище приблизно 0,5, 0,75, 1,0, 1,5, 2,0, або навіть вище приблизно 2,5 Мрад на секунду. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, опромінення проводять із інтенсивністю дози від 5,0 до 1500,0 кілорад/година, наприклад, від 10,0 до 750,0 кілорад/година або від 50,0 до 350,0 кілорад/година. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, опромінення (за допомогою будь-якого джерела випромінювання або комбінації джерел) проводять до одержання матеріалом дози щонайменше 0,1 Мрад, щонайменше 0,25 Мрад, наприклад щонайменше 1,0 Мрад, щонайменше 2,5 Мрад, щонайменше 5,0 Мрад, щонайменше 10,0 Мрад, щонайменше 60 Мрад або щонайменше 100 Мрад. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, опромінення проводять до одержання матеріалом дози від приблизно 0,1 Мрад до приблизно 500 Мрад, від приблизно 0,5 Мрад до приблизно 200 Мрад, від приблизно 1 Мрад до приблизно 100 Мрад або від приблизно 5 Мрад до приблизно 60 Мрад. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, застосовують відносно низьку дозу випромінювання, наприклад, менше 60 Мрад. Обробка ультразвуком Обробка ультразвуком може зменшувати молекулярну масу і/або кристалічність хімічної речовини й таким чином підвищити розчинність і/або швидкість розчиненняхімічної речовини. Обробку ультразвуком також можна застосовувати для стерилізації хімічної речовини і/або будь-якого середовища, яке застосовується для переробки хімічної речовини. У одному зі способів згідно з даним описом, першу хімічну речовину з першою середньочисельною молекулярною масою (MN1) диспергують у середовищі, такому як вода, і піддають впливу ультразвуку і/або іншим способом викликають кавітацію для одержання другої хімічної речовини з другою середньочисельною молекулярною масою (M N2), яка є нижчою за першу середньочисельну молекулярну масу. У деяких варіантах реалізації, друга середньочисельна молекулярна маса (MN2) є нижчою, ніж перша середньочисельна молекулярна маса (MN1), на більше, ніж приблизно 10 відсотків, наприклад, на більше, ніж приблизно 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 відсотків, на 60 відсотків або навіть на більше, ніж приблизно 75 відсотків. У деяких випадках, друга хімічна речовина має кристалічність (C2) нижчу, ніж кристалічність (C1) першої хімічної речовини. Наприклад, (C2) може бути нижчою, ніж (C1), на більше, ніж приблизно 10 відсотків, наприклад, на більше, ніж приблизно 15, 20, 25, 30, 35, 40, або навіть на більше, ніж приблизно 50 відсотків. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, початковий індекс кристалічності (до обробки ультразвуком) становить від приблизно 40 до приблизно 87,5 відсотків, наприклад, від приблизно 50 до приблизно 75 відсотків або від приблизно 60 до приблизно 70 відсотків, а індекс кристалічності після обробки ультразвуком становить від приблизно 10 до приблизно 50 відсотків, наприклад, від приблизно 15 до приблизно 45 відсотків або від приблизно 20 до приблизно 40 відсотків. Однак, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, наприклад, після всебічної обробки ультразвуком, індекс кристалічності може бути нижчим за 5 відсотків. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, матеріал після обробки ультразвуком по суті є аморфним. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, початкова середньочисельна молекулярна маса (перед обробкою ультразвуком) становить від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад, від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, а середньочисельна молекулярна маса після обробки ультразвуком становить від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад, від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, наприклад, після всебічної обробки ультразвуком, середньочисельна молекулярна маса може становити менше, ніж приблизно 10000, або навіть менше, ніж приблизно 5000. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, друга хімічна речовина може мати рівень окислювання (O2) вищий, ніж рівень окислювання (O1) першої хімічної речовини. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, для збільшення рівня окислювання другої хімічної речовини в порівнянні з першою хімічною речовиною, обробку ультразвуком проводять у окисному середовищі. У деяких випадках друга хімічна речовина може містити більше гідроксильних груп, альдегідних груп, кетонних груп, складноефірних груп або карбоксильних груп, які можуть підвищити її гідрофільність. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, середовище для обробки ультразвуком являє собою водне середовище. За необхідності, середовище може містити окислювач, такий як пероксид (наприклад, пероксид водню), диспергуючий агент і/або буферний агент. Приклади диспергуючих агентів включають іонні диспергуючі агенти, наприклад, лаурилсульфат натрію, і 9 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 неіонні диспергуючі агенти, наприклад, поліетиленгліколь. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, середовище для обробки ультразвуком є неводним. Наприклад, обробку ультразвуком можна проводити у вуглеводні, наприклад, толуолі або гептані, простому ефірі, наприклад, диетиловому ефірі або тетрагідрофурані, чи навіть у зрідженому газі, такому як аргон, ксенон або азот. У загальному випадку є переважним, щоб хімічна речовина була нерозчинною в середовищі для ультразвукової обробки щонайменше до ультразвукової обробки. Піроліз Один або більше циклів обробки піролізом можна застосовувати для підвищення розчинності і/або швидкості розчинення хімічної речовини. Піроліз також можна застосовувати для стерилізації хімічної речовини і/або будь-якого середовища, яке застосовується для переробки хімічної речовини. У одному з прикладів першу хімічну речовину з першою середньочисельною молекулярною масою (MN1) піддають піролізу, наприклад, шляхом нагрівання першої хімічної речовини в трубчастій печі (при присутності або при відсутності кисню), одержуючи другу хімічну речовину з другою середньочисельною молекулярною масою (MN2), нижчою за першу середньочисельну молекулярну масу. У деяких варіантах реалізації, друга середньочисельна молекулярна маса (M N2) є нижчою, ніж перша середньочисельна молекулярна маса (MN1), на більше, ніж приблизно 10 відсотків, наприклад, на більше, ніж приблизно 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50 відсотків, на 60 відсотків або навіть на більше, ніж приблизно 75 відсотків. У деяких випадках друга хімічна речовина має кристалічність (C2) нижчу, ніж кристалічність (C1) першої хімічної речовини. Наприклад, (C2) може бути нижчою, ніж (C1) на більше, ніж приблизно 10 відсотків, наприклад, на більше, ніж приблизно 15, 20, 25, 30, 35, 40, або навіть на більше, ніж приблизно 50 відсотків. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, початковий індекс кристалічності (до піролізу) становить від приблизно 40 до приблизно 87,5 відсотків, наприклад, від приблизно 50 до приблизно 75 відсотків або від приблизно 60 до приблизно 70 відсотків, а індекс кристалічності після піролізу становить від приблизно 10 до приблизно 50 відсотків, наприклад, від приблизно 15 до приблизно 45 відсотків або від приблизно 20 до приблизно 40 відсотків. Однак, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, наприклад, після всебічного піролізу, індекс кристалічності може бути нижчим за 5 відсотків. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, матеріал після піролізу по суті є аморфним. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, початкова середньочисельна молекулярна маса (перед піролізом) становить від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад, від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, а середньочисельна молекулярна маса після піролізу становить від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад, від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, наприклад, після всебічного піролізу, середньочисельна молекулярна маса може становити менше, ніж приблизно 10000, або навіть менше, ніж приблизно 5000. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, друга хімічна речовина може мати рівень окислювання (O2) вищий, ніж рівень окислювання (O1) першої хімічної речовини. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, для збільшення рівня окислювання другої хімічної речовини в порівнянні з першою хімічною речовиною, піроліз проводять в окисному середовищі. У деяких випадках другий матеріал може мати більше гідроксильних груп, альдегідних груп, кетонових груп, складноефірних груп або карбоксильних груп, ніж перший матеріал, що може підвищити гідрофільність матеріалу. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, піроліз являє собою безперервний процес. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, піроліз хімічної речовини проводять протягом заздалегідь заданого часу, а потім залишають хімічну речовину остигати протягом другого заздалегідь заданого часу перед наступним проведенням піролізу. Окислювання Один або більше циклів окисної переробки можна застосовувати для підвищення розчинності і/або швидкості розчинення хімічної речовини. У одному зі способів першу хімічну речовину з першою середньочисельною молекулярною масою (MN1) і першим вмістом кисню (O1) піддають окислюванню, наприклад, шляхом нагрівання першої хімічної речовини в потоці повітря або збагаченого киснем повітря з одержанням другої хімічної речовини з другою середньочисельною молекулярною масою (M N2) і другим вмістом кисню (O2), вищим за перший вміст кисню (O1). 10 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Друга середньочисельна молекулярна маса другої хімічної речовини в загальному випадку є нижчою, ніж перша середньочисельна молекулярна маса першої хімічної речовини. Наприклад, молекулярна маса може бути зменшена тією ж мірою, як обговорювалося вище стосовно інших фізичних способів обробки. Кристалічність другого матеріалу можна також зменшити тією ж мірою, як це обговорювалося стосовно інших способів фізичної обробки. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, другий вміст кисню щонайменше на п'ять відсотків вищий, ніж перший вміст кисню, наприклад, на 7,5 відсотків вищий, на 10,0 відсотків вищий, на 12,5 відсотків вищий, на 15,0 відсотків вищий або на 17,5 відсотків вищий. Згідно з деякими переважними варіантами реалізації винаходу, другий вміст кисню щонайменше приблизно на 20,0 відсотків вищий, ніж перший вміст кисню. Вміст кисню вимірюють за допомогою елементного аналізу шляхом піролізу зразка в печі при температурі 1300 °C або вищій. Підходящим приладом для елементного аналізу є аналізатор LECO CHNS-932 з високотемпературною піччю для піролізу VTF-900. У загальному випадку окислювання матеріалу проводять у окисному середовищі. Наприклад, окислювання можна проводити або прискорювати за допомогою піролізу в окисному середовищі, такому як повітря або аргон, збагачений повітрям. Для прискорення окислювання в хімічну речовину, перед окислюванням або під час окислювання можна вводити різні хімічні агенти, такі як окислювачі, кислоти або основи. Наприклад, перед окислюванням можна вводити пероксид (наприклад, бензоїлпероксид). У деяких окисних способах застосовують реакцію Фентона. Зазначені способи описані, наприклад, у заявці на патент США № 12/639289, повний зміст якої включений до даного опису за допомогою посилання. Типові окислювачі включають пероксиди, такі як пероксид водню і бензоїлпероксид, персульфати, такі як персульфат амонію, активовані форми кисню, такі як озон, перманганати, такі як перманганат калію, перхлорати, такі як перхлорат натрію, і гіпохлорити, такі як гіпохлорит натрію (побутовий відбілювач). У деяких випадках величину pН під час здійснення контакту підтримують близько або нижче 5,5, таку як від 1 до 5, від 2 до 5, від 2,5 до 5 або від приблизно 3 до 5. Умови окислювання можуть також включати час здійснення контакту від 2 до 12 годин, наприклад, від 4 до 10 годин або від 5 до 8 годин. У деяких випадках температуру підтримують близько або нижче 300 °C, наприклад, близько або нижче 250, 200, 150, 100 чи 50 °C. У деяких випадках температура залишається по суті кімнатною, наприклад, близько 20 – 25 °C. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, один або більше окислювачів застосовують у вигляді газу, як наприклад при генеруванні озону in-situ шляхом опромінення матеріалу на повітрі пучком частинок, таких як електрони. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, суміш додатково містить один або більше гідрохінонів, таких як 2,5-диметоксигідрохінон (DMHQ), і/або один або більше бензохінонів, таких як 2,5-диметокси-1,4-бензохінон (DMBQ), які можуть сприяти реакціям переносу електронів. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, один або більше окислювачів генерують in-situ електрохімічним шляхом. Наприклад, пероксид водню і/або озон можна одержувати електрохімічно в посудині для здійснення контакту або проведення реакції. Інші способи збільшення розчинності або введення функціональних груп Будь-який зі способів у даному розділі можна застосовувати окремо, без яких-небудь процесів, описаних у даній заявці, або в комбінації з будь-яким зі способів, описаних у даній заявці (у будь-якому порядку): паровий вибух, хімічна обробка (наприклад, обробка кислотою (включаючи обробку концентрованими й розведеними мінеральними кислотами, такими як сірчана кислота, соляна кислота, і органічними кислотами, такими як трифтороцтова кислота) і/або обробку основами (наприклад, обробку вапном або гідроксидом натрію)), УФ-обробку, обробку шнековою екструзією (див., наприклад, заявку на патент США № 61/115398, подану 17 листопада 2008 року, обробку розчинником (наприклад, обробку іонними рідинами) і помел у замороженому вигляді (див., наприклад, патент США № 12/502629). ПРОМПКНІ СПОЛУКИ І ПРОДУКТИ У деяких випадках оброблена хімічна речовина сама по собі є готовим продуктом, наприклад, сіль або полімер, які мають покращену розчинність і/або швидкість розчинення. У інших випадках, застосовуючи, наприклад, основні процеси і/або наступну обробку, можна перетворити оброблену хімічну речовину в один або більше продуктів, таких як енергія, паливо, харчові продукти і матеріали. Широкий спектр продуктів можна одержувати і/або застосовувати більш ефективно, якщо розчинність хімічної речовини, що входить до їхнього складу, підвищена. Кілька прикладів включають зв'язуючі речовини і/або пігменти, які застосовуються в 11 UA 112744 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 фарбах, чорнилі й покриттях, інгредієнти, які застосовуються в харчових продуктах, та інгредієнти, які застосовуються для лікарських засобів. Конкретні приклади продуктів, які можна одержати при взаємодії або переробці з використанням фізично обробленої хімічної речовини включають, без обмеження, водень, спирти (наприклад, одноатомні спирти або двохатомні спирти, такі як етанол, н-пропанол або нбутанол), гідратовані або водні спирти, наприклад, такі, що містять більше 10 %, 20 %, 30 % або навіть більше 40 % води, цукри, біодизель, органічні кислоти (наприклад, оцтову кислоту і/або молочну кислоту), вуглеводні, попутні продукти (наприклад, білки, такі як целюлолітичні білки (ферменти) або білки одноклітинних організмів) і суміші будь-яких зазначених сполук у будьякому сполученні або відносних концентраціях і, можливо, в комбінації з іншими добавками, наприклад, паливними присадками. Інші приклади включають карбонові кислоти, такі як оцтова кислота або олійна кислота, солі карбонової кислоти, суміш карбонових кислот і солей карбонових кислот і складні ефіри карбонових кислот (наприклад, метилові, етилові й нпропілові складні ефіри), кетони, альдегіди, альфа-, бета-ненасичені кислоти, такі як акрилова кислота, і олефіни, такі як етилен. Інші спирти й похідні спиртів включають пропанол, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, 1,3-пропандіол, метилові або етилові складні ефіри будь-яких із зазначених спиртів. Інші продукти включають метилакрилат, метилметакрилат, молочну кислоту, пропіонову кислоту, олійну кислоту, бурштинову кислоту, 3-гідроксипропіонову кислоту, сіль будь-якої з зазначених кислот і суміш будь-якої з зазначених кислот і відповідних солей. Інші проміжні сполуки і продукти, включаючи продукти харчування і фармацевтичні продукти, розглянуті в попередній заявці на патент США № 12/417900, повний опис якої, тим самим, включений до даної заявки за допомогою посилання. ХІМІЧНІ РЕЧОВИНИ Хімічні речовини, що піддаються обробці, можуть являти собою, наприклад, одну або більше з наступних речовин: солі, полімери, мономери, лікарські засоби, поживні речовини, вітаміни, мінеральні речовини, нейтральні молекули або суміші будь-яких із зазначених речовин. Солі можуть містити, наприклад, будь-які з наступних катіонів: амоній, кальцій, залізо, магній, калій, піридиній, четвертинний амоній та натрій, і будь-які з наступних аніонів: ацетат, карбонат, хлорид, цитрат, ціанід, гідроксид, нітрат, нітрит, оксид, фосфат і сульфат. Сіль може являти собою, наприклад, електроліт. Полімери включають природні й синтетичні полімери. Полімер може являти собою полярну макромолекулу, наприклад, полі(акрилову кислоту), поліакриламід або полівініловий спирт, яка розчинна у воді до фізичної обробки, або неполярний полімер, або полімер, що має низьку полярність, наприклад, полістирол, поліметилметакрилат, полівінілхлорид або поліізобутилен, які є розчинними в неполярних розчинниках до фізичної обробки. Приклади полімерів включають латекс, акрилатні полімери, поліуретани, складні поліефіри, поліетилени, полістироли, полібутадієни та поліаміди. ІНШІ ВАРІАНТИ РЕАЛІЗАЦІЇ ВИНАХОДУ Було описано кілька варіантів реалізації даного винаходу. Проте варто розуміти, що можуть бути зроблені різні модифікації, не виходячи за рамки сутності та об'єму винаходу. Наприклад, хоча є можливим проводити всі способи, описані в даному документі, при одному фізичному розташуванні, у деяких варіантах реалізації способи проводять у декількох розташуваннях, і/або їх можна проводити під час транспортування. Відповідно, інші варіанти реалізації винаходу знаходяться в рамках наступної формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Спосіб підвищення розчинності поліаміду в метанолі, який включає обробку зазначеного поліаміду опроміненням пучком електронів при дозі принаймні 10 Мрад. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зазначене опромінення змінює функціональність полімеру. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що опромінення виконують у присутності окисника і при цьому поліамід окиснюється. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що опромінення зменшує молекулярну масу поліаміду. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що опромінення зменшує молекулярну масу поліаміду на більш ніж приблизно 10 відсотків. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково включає обробку поліаміду ультразвуком. 12 UA 112744 C2 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що електрони в електронному промені мають енергію, що становить від приблизно 0,3 МеВ до приблизно 2,0 МеВ. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Processing chemicals

Автори англійською

Medoff, Marshall

Автори російською

Медофф Маршалл

МПК / Мітки

МПК: B29C 35/08, H05B 6/00

Мітки: хімічних, переробка, речовин

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/15-112744-pererobka-khimichnikh-rechovin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Переробка хімічних речовин</a>

Подібні патенти