В Челябинске создали менее опасный вариант поливинилхлорида

В Южно-Уральском государственном университете разработали рецепт более безопасного варианта поливинилхлорида с повышенной термостабильностью. 

Поливинилхлорид (ПВХ) широко используется в производстве упаковки, медицинских инструментов, труб, отделочных панелей. В натуральном виде этот полимер хрупок, поэтому для повышения сопротивления нагрузкам в него добавляют пластификаторы. Такие добавки токсичны и могут мигрировать — выделяться из полимера при нагревании. Это одна из причин, по которой ПВХ практически не используется в качестве расходного материала для экструзионной 3D-печати.

«Проблема миграции пластификатора связана с гистерезисом фазовых переходов — запаздыванием реакции системы на внешнее воздействие: вещество плавится при одной температуре, а застывает обратно при значительно более низкой. Мы впервые предложили использовать фундаментальную научную характеристику соединения — гистерезис фазовых переходов — в качестве предсказательного критерия поведения пластификатора в полимерной матрице и его склонности к миграции, потере микрочастиц из ПВХ», — рассказала старшая научная сотрудница лаборатории гетерогенных катализаторов, кандидат химических наук Ирина Вихарева.

Вместе с московским ученым, доктором физико-математических наук Акифом Ибрагимовым, Ирина Вихарева составила термодинамический портрет миграции пластификатора. В его основе — метод дифференциальной сканирующей калориметрии: образец нагревают и смотрят, сколько тепла он поглощает или выделяет, то есть фиксируют тепловой отклик материала на температуру. Уравнения профессора Ибрагимова позволяют оценивать по этим данным, сколько пластификатора может мигрировать из пластика.

Другая работа Ирины Вихаревой, выполненная совместно с Полиной Кручининой, посвящена проблеме оптимизации пластификатора в рецептуре материала. В роли пластификатора широко применяется диоктилфталат, но это вещество токсично и обладает меньшей термостойкостью, из-за чего пластик при нагреве теряет прочность, цвет, гибкость. Ученые предложили использовать смесь диоктилфталата с дифеноксиэтиладипинатом, повышающим термостабильность материала.

Ученые сравнили новый пластификатор с диоктилфталатом без добавок. Новый состав оказался на 24°C более термостабильным: такой пластик начинает разрушаться при 173°C, а обычный пластик на основе диоктилфталата — при 149°C. Потеря массы при 200°C составила 0,52%, против 0,6% у обычного полимера. Наконец, коксовый остаток при 581°C составил 5,16%, тогда как у обычного материала — всего 1,5%. Это означает, что при разложении образуется прочный углеродный каркас, который защищает материал от дальнейшего воздействия кислорода и высоких температур и способствует снижению выделения токсичных газов.

Источник: Наука.рф