Ученые разработали новый метод упрочнения изделий из ПВХ

Исследователи разработали способ сделать один тип пластикового материала более прочным и с меньшей вероятностью выделять опасный микропластик. Их исследование выявило безопасный способ прикрепления химических добавок к поливинилхлориду (ПВХ). Работа опубликована в журнале Химия.

ПВХ-пластик, который можно найти во всем: от игрушек, строительных материалов и медицинской упаковки, в настоящее время занимает третье место среди наиболее часто используемых пластиков в мире. Несмотря на широкое распространение, чистый ПВХ хрупкий и чувствителен к нагреванию, поэтому производители могут использовать его только после стабилизации его свойств с помощью других химикатов.

Однако эти добавки или пластификаторы являются лишь краткосрочным средством стабилизации ПВХ. Со временем из пластика выщелачиваются пластификаторы, что приводит к превращению материала в потенциально опасные органические вещества и микропластик. Теперь команда под руководством Кристо Севова, главного исследователя исследования и доцента кафедры химии и биохимии в Университете штата Огайо, обнаружила, что использование электричества для постоянного закрепления этих химических добавок может предотвратить такие нежелательные реакции.

«Вместо смешивания этих химикатов наш метод предполагает химическое связывание пластификатора непосредственно с ПВХ путем прививки его к основной цепи полимера», — сказал Севов.

Изменение молекул ПВХ таким образом позволяет им стать более прочными и устойчивыми к химическим изменениям, что в конечном итоге приводит к получению материалов с более прочными свойствами.

«Это действительно один из немногих примеров, когда мы имеем такой большой контроль над изменением свойств ПВХ», — сказал Севов. «Так что это первый шаг в контролируемой модификации ПВХ, чтобы придать ему интересующие вас свойства, будь то твердый, эластичный или мягкий».

Команда действительно столкнулась с некоторыми проблемами; Модификации синтетических полимеров часто терпят неудачу, поскольку реакции изначально разрабатывались для аналогов с низкими молекулами, а не для аналогов с большими молекулами, таких как чистый ПВХ. Чтобы решить эту проблему, исследователи оптимизировали катализатор, который они использовали в своем процессе, и методом проб и ошибок смогли преодолеть проблемы, возникающие при редактировании больших молекул.

Помимо прорывов в органической химии, работа команды также имеет последствия для окружающей среды, поскольку ограничение скорости разложения пластика может во многом ограничить выброс микропластика — крошечных кусочков пластикового мусора — в окружающую среду.

Сегодня ученые знают, что эти частицы, которые, как было установлено, загрязняют воздух, воду и наши запасы пищи, вредны как для людей, так и для дикой природы. Среднестатистический человек, вероятно, ежегодно поглощает от 78 000 до 211 000 таких частиц.

Но по мере того, как эксперты начинают понимать долгосрочное воздействие микропластика на Землю, химики-органики спешат найти способы постепенно исключить его из повседневной жизни, сказал Севов.

«Многие химики переключают свои усилия на изучение больших молекул и разработку новых химических методов переработки, переработки и модификации хорошо известных полимеров», — сказал он. Например, попытка переработки изделий из ПВХ может привести к дальнейшей деградации материала из-за высоких температур, необходимых для преобразования пластика во что-то другое, поэтому этот процесс не очень эффективен.

Но, используя метод Севова, «вы потенциально можете повторно использовать материал много-много раз, прежде чем он действительно начнет разваливаться, увеличивая его срок службы и возможность повторного использования», — сказал он.

В будущем больший контроль над тем, какие материалы будут безопасными для потребителей, появится, когда усилия по устранению утечек ПВХ будут надежно расширены, что, как подчеркивается в исследовании, на данный момент возможно только с помощью этого метода.

«Нет лучшего способа сделать это в том масштабе, который необходим для коммерческой модификации ПВХ, потому что это огромный процесс», — сказал Севов. «Прежде чем мы решим ситуацию с микропластиком, нам еще предстоит многое обсудить, хотя теперь мы заложили основу для того, как это сделать».

Среди других соавторов штата Огайо — Джордан Л.С. Закаси, Валмури Шривардхан, Блейз Л. Трусделл и Элизабет Дж. Врана.