В «Вестнике ЮУрГУ» опубликованы две новые статьи Ирины Вихаревой, кандидата химических наук старшего научного сотрудника лаборатории «гетерогенных катализаторов», посвященные разработке нового класса альтернативных нетоксичных биоразлагаемых пластификаторов.
ПВХ или поливинилхлорид – всем известный материал, из которого делают посуду, медицинские приборы, игрушки. В натуральном виде он хрупок, чтобы сделать его мягким и эластичным, в него добавляют пластификатор.
Однако пластификатор таит в себе опасность: он может мигрировать – терять микрочастицы, попадающие во внешнюю среду. Изделие вновь становится хрупким, но это ещё полбеды. Что если в этот пластик упакованы пищевые продукты? Вы поставили в микроволновку контейнер с замороженными котлетами, а на обед едите мясо с частицами токсичного пластификатора?
Ирина Вихарева вместе с московским учёным — доктором физико-математических наук, профессором из института РАН Акифом Ибрагимовым – составила «термодинамический портрет» миграции пластификатора. В его основе – метод ДСК (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 по этим данным оценить, сколько пластификатора может уйти из пластика – мигрировать.
Таким образом, если создатели технологии хотят, чтобы пластик мигрировал меньше и медленнее, у них теперь есть наглядная математическая модель, которой можно управлять, регулируя параметры и компоненты.
Другая работа Ирины Вихаревой, выполненная совместно с Полиной Кручининой, посвящена как раз проблеме оптимизации пластификатора в рецептуре материала.
Ранее широко применялся пластификатор – диоктилфталат (ДОФ). Такой пластификатор токсичен, к тому же менее термостойкий, из-за этого при нагреве пластик теряет прочность, цвет, гибкость. Ученые предложили использовать его смесь с дифеноксиэтиладипинатом (ДФЭА), повышающим термостабильность материала.
Лучшие свойства показала композиция из соотношения ДОФ к ДФЭА как 5:3.
Учёные сравнили новый пластификатор с традиционным ДОФ без добавок. Новый состав оказался на 24°C более термостабильный: такой пластик начинал разрушаться при 173°C, а обычный пластик на основе ДОФ – при 149°C.
А если нагревать дальше? Потеря массы при 200°C составила 0.52%, что меньше, чем у обычного – 0.6%. Наконец, коксовый остаток при 581°C составил 5,16%, тогда как у обычного материала он 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 токсичных газов.
Новый термостойкий состав может использоваться как для промышленных, так и для бытовых целей.
