Из растительных масел синтезирована замена токсичным компонентам пластмасс

28.10.2020

Пластификаторы придают пластмассам нужные механические свойства, однако часто это весьма токсичные вещества. Так в обычную пластмассу (ПВХ) в качестве пластификатора добавляют фталаты, которые разлагаются дольше, чем сам пластик и отравляют почву. Ученые из РХТУ им. Д. И. Менделеева синтезировали функциональный аналог этих соединений, используя только природные компоненты: биодизель, получаемый из отходов сельскохозяйственных культур, богатых растительным маслом. Эксперименты показали, что ПВХ с такими эко-пластификаторами обладают хорошими механическими свойствами. Работа исследователей опубликована в августе в Journal of the American Oil Chemist’s Society. Поливинилхлорид (ПВХ) - это один из самых популярных видов пластмасс. Из него изготавливают трубки, шланги и множество других изделий вплоть до грампластинок. При этом помимо самого полимера в состав пластмассы входят и другие соединения, выполняющие вспомогательные функции: например, пластификаторы, которые придают изделиям из ПВХ эластичность, и снижают их хрупкость на морозе. Сегодня в качестве пластификаторов ПВХ чаще всего используют различные соединения на основе фталатов, однако они достаточно токсичны и очень плохо утилизируются: даже когда пластмасса почти полностью разложится, фталаты остаются стабильными и так уходят в землю и грунтовые воды, отравляя их.

Один из вариантов на замену фталатам в ПВХ - это биодизель, получаемый из водорослей и растений, богатых растительными маслами. После введения в него эпоксидных группировок, получают продукт с хорошими пластифицирующими свойствами. Однако до последнего времени в коммерческом плане эпоксидированные биодизели значительно уступали фталатам. Поэтому российские ученые решили модифицировать биодизель, и при этом использовали для этого чрезвычайно доступный реагент - кислород из атмосферного воздуха. "Журнал, где вышла статья, очень любит работы, которые расширяют горизонт превращения, потребления, преобразования вот этих растительных масел, а я всю жизнь работал с эпоксидными соединениями и как раз недавно занимался их аэробным окислением. Поэтому и пришла идея модифицировать биодизель за счёт аэробного окисления воздухом", - рассказывает главный автор работы, профессор РХТУ, Валентин Сапунов. "В результате после окисления мы получили смесь, которая с одной стороны обладает пластифицирующими свойствами уже на уровне фталатов, а с другой легко разлагается, нетоксична и получается в конечном счёте из растительного сырья - такой зеленый пластификатор". Хрустальная мечта Синтез нового пластификатора проводят в два этапа. На первом берут жиры из растительных масел и с помощью химической реакции с метанолом получают смесь различных эфиров жирных кислот, которую называет биодизелем. Затем его фильтруют, очищают, а потом при температуре от 80 до 110 ℃биодизель окисляют атмосферным кислородом в течении 12-40 часов. Исследователи провели серию экспериментов с различными сырьем (в работе использовали подсолнечное, оливковое и льняное масло) и условиями синтеза: они проанализировали составы получаемых смесей, а также их вязкость и пластифицирующие свойства. Оказалось, что в процессе окисления эпоксидные соединения в составе биодизеля постепенно превращаются в различные диэфиры, что улучшает пластифицирующие свойства смеси. При этом оптимальные характеристики показала смесь на основе льняного сырья - ПВХ с использованием этого пластификатора по своим характеристикам не уступал ПВХ с фталатами. "Основной материал мы получили, а теперь, чтобы сделать его конкурентоспособным нужно еще немного повозиться с его качеством - цветностью, летучестью. Например, чтобы материал был коммерчески приглядным он должен быть прозрачным как слеза, абсолютно бесцветным", - комментирует Сапунов. "Мы работаем вместе с заводом в подмосковном Рошале, производящим биодизель, и они постоянно ищут новые направления, а их хрустальная мечта - это как раз сделать пластификатор на основе биодизеля. Так для испытания нашей технологии уже есть производственные мощности". Также ученые отмечают, что новый пластификатор можно использовать не только для ПВХ, но и для других пластмасс, а сейчас они ведут дополнительные работы по оптимизации синтеза. Исследователи ищут способ получения диэфиров со сходным функционалом пластификаторов не из эпоксидных соединений, а другими путями, поскольку при аэробном окислении эпоксидных соединений образуется много ненужных веществ. Исследование проведено сотрудниками кафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза. 

Статья: A Cherepanova et al, A New Green Method for the Production Polyvinylchloride Plasticizers from Fatty Acid Methyl Esters of Vegetable Oils, Journal of the American Oil Chemists’s Society, 2020. DOI: 10.1002/aocs.12415

Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/uchenye-iz-rastitelnyh-masel-sintezirovali-zamenu-toksichnym-komponentam-plastmass/


Новости и события
Новая отечественная технология "воссоздания" снов при помощи нейрогарнитуры
20.07.2021

Проект «Ассистивные нейротехнологии» ведется с 2017 года при поддержке NeuroNet НТИ. Его главной целью является развитие постинсультной реабилитации.

Первый урожай "космического" риса
20.07.2021

Китайские ученые собрали первый урожай риса из семян, которые побывали в космосе.

Аккумулятор из органических материалов
10.06.2021

В США разработан аккумулятор, полностью состоящий из органических материалов. Он нетоксичен, безопасен и легко утилизируется.