Поливинилхлорид (ПВХ) — один из наиболее востребованных пластиков: он занимает третье место по объему потребления в мире. ПВХ является основным компонентом при производстве кабелей, пищевой тары, продукции медицинского назначения, предметов быта и строительных материалов.
Однако для придания гибкости и других необходимых свойств в его состав добавляют пластификаторы. Это, в свою очередь, снижает термостойкость материала. Уже при нагреве свыше 150 °C ПВХ начинает разлагаться с выделением токсичного газа — хлороводорода. При этом технологическая переработка (например, экструзия или литье) требует температур от 180 °C. Чтобы решить это противоречие и сделать переработку безопасной, в состав ПВХ вводят специальные добавки — термостабилизаторы.
Цель разработки специалистов ЮУрГУ — создание нетоксичного, экологически безопасного термостабилизатора на основе фосфатов титана. В промышленных рецептурах используются преимущественно стеарат кальция (экологически безопасный, но с низким термостабилизирующим действием) или трехосновный сульфат свинца (высокотоксичный, но эффективный термостабилизатор). Фосфат титана стал альтернативой, которая сочетает безопасность и эффективность.
«Нашей целью была разработка нетоксичного, экологически безопасного термостабилизатора на основе фосфатов титана. В промышленных рецептурах сегодня используют в основном стеарат кальция, который тоже является экологически безопасным, но обеспечивает низкое термостабилизирующее действие. Трехосновный сульфат свинца способствует довольно высокой термоустойчивости, однако не нужно объяснять, насколько токсичный этот компонент. Мы предложили абсолютно безопасное для здоровья соединение — фосфат титана. Он эффективно стабилизирует структуру поливинилхлорида в составе комплексного стабилизатора, повышая температуру разложения пластика как минимум до 177 °C»
прокомментировала старший научный сотрудник НИЛ гетерогенных катализаторов этерификации дикарбоновых кислот для получения пластификаторов ПВХ ЮУрГУ Ирина Вихарева.
Помимо повышения температуры разложения материала ученым удалось повысить и температуру максимальной скорости разложения до 308 °C, что способствует возможности повышения температур переработки и эксплуатации без значительной деградации, а также увеличению срока службы материалов из ПВХ.
Челябинские ученые модифицировали ПВХ фосфатом титана впервые в России. Также впервые они исследовали четыре иерархически структурированных модификации фосфата-титана — аморфную, стержневидную, большие микросферы и мелкие микросферы; последняя обеспечила максимальный эффект термостабилизации.
Результаты опубликованы в журнале «Polymers», входящем в Q1 по Web of Science и Scopus.
