"Поливинилхлорид, всем известный материал-пластик, из которого делают посуду, медицинские приборы, игрушки. Проблема заключается в том, что при нагревании он теряет микрочастицы, которые попадают в окружающую среду, а сам он становится хрупким. Вместе с московским ученым – доктором физико-математических наук Акифом Ибрагимовым мы впервые составили термодинамический портрет миграции пластификатора. И это принесло вполне ощутимые результаты", – цитирует Вихареву ТАСС.
Для создания такого портрета ученые использовали дифференциальную сканирующую калориметрию: образец нагревали, фиксировали его тепловой отклик и по математической модели оценивали вероятность миграции пластификатора. Описанный подход позволяет заранее прогнозировать поведение материала и подбирать более устойчивые рецептуры.
Следующим шагом стала оптимизация состава пластификатора. Исследователи предложили смесь традиционного диоктилфталата и дифеноксиэтиладипината.
"Лучшие характеристики продемонстрировал состав при соотношении компонентов пять к трем. Новый материал начинал разрушаться при температуре 173 градуса Цельсия, тогда как обычный пластик на основе традиционного пластификатора – при 149 градусах. Таким образом, термическая устойчивость увеличилась примерно на 16%", – отметила Ирина Вихарева.
Что такое ПВХ и зачем ему нужны пластификаторы?
Поливинилхлорид (ПВХ) – один из самых востребованных и массовых видов пластика в мире. В чистом виде этот полимер представляет собой жесткий, твердый и достаточно хрупкий порошок. Чтобы превратить его в мягкие медицинские трубки, гибкие детские игрушки, прочные садовые шланги, эластичную искусственную кожу или кабельную изоляцию, в состав материала вводят специальные добавки – пластификаторы.
Главная проблема классических пластификаторов заключается в том, что они не связаны с ПВХ химически, а лишь удерживаются между молекулами полимера. Со временем, под воздействием солнечных лучей или при нагревании, эти добавки начинают "мигрировать" – постепенно выделяться на поверхность и испаряться. Из-за этого сам пластик теряет гибкость, желтеет и трескается, а выделившиеся микрочастицы попадают в окружающую среду или контактирующие с материалом продукты.
Как работает метод калориметрии?
Дифференциальная сканирующая калориметрия – это высокоточный метод термического анализа, который позволяет заглянуть внутрь структуры материала. Суть метода заключается в том, что ученые одновременно нагревают два образца: исследуемый пластик и эталон, который не меняет свои свойства при повышении температуры. Специальные датчики фиксируют разницу в количестве тепла, которое требуется для нагрева каждого из них.
Когда в исследуемом материале происходят внутренние превращения – например, плавление, кристаллизация или переход из твердого состояния в эластичное – он начинает поглощать или выделять дополнительную энергию. Этот тепловой отклик прибор фиксирует в виде графика с пиками. На основе полученных данных и математических моделей ученые могут точно определить, при какой температуре пластификатор начнет покидать полимерную матрицу и разрушать материал.
Ранее новосибирские ученые разработали компактный комплекс для переработки пластика, который способен превращать отходы в готовые изделия прямо на месте.
