Деструкция полимерных материалов изучается с середины прошлого века, но и сегодня, с появлением новых материалов и новых знаний, изучение процессов растрескивания и разрушения полимеров остается актуальным. Разрушение может быть вызвано как внутренними, так и внешними приложенными напряжениями, а среда, способствующая разрушению, может быть газообразной, жидкой или твердой. Огромную роль играют факторы окружающей среды или непосредственно агрессивные агенты. Известно, что озон является мощным окислителем; он обладает повышенной химической активностью по сравнению с О2 вследствие меньшей устойчивости его молекулы. Озон вызывает окислительную деструкцию полимерных материалов, в результате чего их эксплуатационные свойства ухудшаются.
Учёные ИБХФ РАН и РЭУ им. Г.В. Плеханова провели исследование, посвященное влиянию озона на нетканые волокнистые материалы. Результаты работы были опубликованы в издании Polymers.
Разрушающая способность озона зависит, прежде всего, от его концентрации, продолжительности воздействия, типа полимера и структуры матрицы. В работе были синтезированы нетканые волокнистые материалы из смеси термопласт (полилактид, ПЛА) – эластопласт (натуральный каучук, НК). Композиты ПЛА/НК с содержанием натурального каучука 5, 10 и 15 мас.% подвергались окислению озоном в течение 200, 400 и 800 минут. Влияние обработки озоном оценивалось совокупностью физико-химических методов.
Экспериментальные результаты показали существенное влияние озона на морфологию, теплофизические и динамические характеристики, а также на химическую структуру и реологические свойства после 400 и более минут воздействия. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии выявил изменение теплофизических характеристик. Температуры стеклования и холодной кристаллизации полилактида смещались в сторону более низких температур, а степень кристалличности увеличивалась. Визуальный эффект проявлялся также, в виде изменения цвета нетканых ПЛА/НК образцов. Кроме того, было установлено, что в образцах исследуемых композитов процесс деградации преобладает над процессом сшивания, о чем после 800 мин окисления озоном свидетельствовало увеличение скорости течения расплава в 1,5–1,6 раза и уменьшение времени корреляции, определяемого методом электронного парамагнитного резонанса. Методом ИК-Фурье зафиксировано изменение химической структуры образцов ПЛА/НК в процессе окисления под действием озона.
На рисунке - Схема образования радикала при распаде молекулы озона. Микрофотографии нетканых материалов ПЛА/НК с различным содержанием НК, мас.%: 0 (а), 5 (б), 10 (в), 15 (г). На вставках показаны образцы после старения в озоне в течение 800 мин.
Yulia V. Tertyshnaya, Svetlana G. Karpova and Maria V. Podzorova. Effect of Ozone on Nonwoven Polylactide/Natural Rubber Fibers. Polymers 2025, 17, 2102. DOI: 10.3390/polym17152102
#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН