Technologie radiacyjne znalazły szerokie zastosowanie w procesie sieciowania polimerów, modyfikacji struktur półprzewodników, usuwania SO₂ i NO_x, higienizacji osadów ściekowych, sterylizacja radiacyjna sprzętu medycznego jednorazowego użytku oraz w mniejszej skali - biologicznych tkanek (przeszczepy kostne, chrząstkowe i skórne), radiacyjnej modyfikacji parametrów dynamicznych krzemowych tyrystorów i diod mocy dla elektroenergetyki czy w przechowalnictwie płodów rolnych.

Radiacyjna obróbka mas celulozowych poza zwiększeniem ich reaktywności pozwala na obniżenie zużycia substratów w procesie chemicznej obróbki napromienionej masy i tym samym ograniczenie ilości ścieków i odpadów, przyczyniając się do lepszej ochrony środowiska naturalnego. Elektrony oddziaływujące na masę celulozową powodują jej aktywację na poziomie mikro-, makro- i nadcząsteczkowym, co prowadzi do zmiany stopnia polimeryzacji nie powodując większych zmian w zawartości α-celulozy i wielkości ciężaru cząsteczkowego.

Próbki wybranych mas celulozowych wiskozowych: Alicell, Borregaard, Ketchikan, bedących surowcami dla procesu wiskozowego i wytwarzania karbaminianu celulozy, oraz papiernicze masy celulozowe: brzozową i sosnową poddano ekspozycji strumienia wiązki elektronów o energii 10 MeV, którego moc zmieniano w akceleratorze linowym typu LAE 13/9. Pozwoliło to na zdeponowanie w masach poddawanych radiacyjnej obróbce różnych dawek energii. Doświadczenia wykonano dla dawek 5,10, 15, 20 i 50 kGy.

Napromienione próbki mas celulozowych poddano badaniom strukturalnym i fizyko-chemicznym. Badania strukturalne wykonano metodą spektrometrii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) i chromatografii żelowej (GPC).Pomiary EPR prowadzono w temperaturze pokojowej za pomocą spektrometru Bruker ESP 300 10/12 pracującego w paśmie X. W badaniach fizyko-chemicznych określano takie parametry, jak lepkość graniczną, średni stopień polimeryzacji, zawartość α-celulozy. Średnie ciężary cząsteczkowe i ich rozrzuty określano wykorzystując chromatograf żelowy typu HP1050 firmy Hewlett-Packard, w którym jako rozpuszczalnik zastosowano 8% roztwór dimetyloacetamidu z dodatkiem chlorku litu.

Z przeprowadzonych badań wynikały następujące wnioski: napromieniowanie mas celulozowych wiązką elektronów prowadzi do korzystnych modyfikacji ich struktury. W wybranych do badań masach wystąpiło obniżenie średniego stopnia polimeryzacji, lepkości granicznej i polidyspersji. Wraz ze wzrostem dawki promieniowania jonizującego w próbce następowało znaczne obniżenie średniego stopnia polimeryzacji. Obserwowano nieznaczne obniżenie zawartości a-celulozy. Napromienienie mas dawką 10 kGy prowadziło do obniżenia średniego stopnia polimeryzacji o około 45 % przy 30 % redukcji lepkości stopnia roztworu badanej masy w CED. Jednocześnie zawartość α-celulozy w masach wiskozowych utrzymuje się na poziomie 90 %. Na podstawie badań chromatografii żelowej i spektroskopii EPR stwierdzono korelacje między stężeniem generowanych radiacyjnie rodników a obniżeniem średniego stopnia polimeryzacji i następowały korzystne zmiany w strukturze mas celulozowych, poddanych ekspozycji wiązką elektronów.

Ważnym elementem w badaniach radiacyjnych jest rozkład dawki głębinowej w poddawanej napromienieniu masie w zależności od energii wiązki elektronów. Uzyskane wyniki pomiarów rozkładu dawki dla elektronów o energiach 1,2 i 10 MeV wskazują, że dla obróbki radiacyjnej w skali laboratoryjnej najkorzystniej stosować jest wiązkę elektronów o energii 10 MeV otrzymaną z akceleratora LAE 13/9. Obróbka radiacyjna w skali masowej powinna być prowadzona przy wykorzystaniu akceleratora IŁU6 o energii elektronów 2 MeV, mocy wiązki 20 kW oraz współczynnika wykorzystania wiązki na poziomie 70 % wyniesie około 50.000 kg/ kGy/h.

Prace badawcze nad modyfikacją mas celulozowych przy zastosowaniu metod radiacyjnych prowadzone były m.in. przez Neste-Oy w Finlandii, Atomic Energy of Canada Limited Whiteshell Laboratories (AECL) w Kanadzie i Zimmer AG-Frankfurt w Niemczech.

Przedstawione wyniki badań stanowią podsumowanie pierwszej fazy badań nad radiacyjną modyfikacją mas celulozowych, wykonanych w ramach projektu badawczego 7 T08E03317 przez zespoły Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej, Instytutu Celulozowo-Papierniczego oraz Instytutu Włókien Chemicznych.