Оценка деструкции модифицированного прооксидантами полиэтилена в контексте экобезопасности

В работе приведены результаты оценки деструкции полиэтилена марки ПВД (ПЭ), модифицированного прооксидантами – карбоксилатами железа, меди и кобальта (в количестве 1,5 масс. %) при ускоренном термическом и ультрафиолетовом старении в течение 192 часов. Оценка деструкции в контексте экобезопасности включала установление степени соответствия исследуемых материалов требованиям ГОСТ 33747-2016 «Оксобиоразлагаемая упаковка», согласно которому критерием эффективности оксобиоразложения полиолефинов может являться снижение прочности и относительного удлинения при разрыве образца при ускоренном старении, а также количественное определение выделения формальдегида при термодеструкции модифицированного прооксидантами ПЭ для сравнения с показателями предельно-допустимой концентрации. В работе изучены реологические показатели материалов и проведена сравнительная оценка снижения вязкости расплава и снижения относительно удлинения при разрыве в динамике ускоренного термического и ультрафиолетового старения модифицированного прооксидантами ПЭ в выбранном временном интервале 192 часа воздействия. Установлено снижение относительного удлинения при разрыве ПЭ, содержащего прооксидант на основе кобальта, на 94% при термическом старении в течении 192 часов, и на 46% – при ультрафиолетовом. Для ПЭ, модифицированного карбоксилатом меди, эти значения составили соответственно 64 и 33%, для ПЭ, модифицированного карбоксилатом железа – 35 и 40% соответственно. Снижение прочности на 95% от первоначального значения за 192 часа воздействия температуры было достигнуто у образца, модифицированного кобальтом, что подтверждает его соответствие ГОСТ 33747-2016. Для остальных образцов степень снижения прочности в выбранном временном интервале не позволяет дать оценку соответствия указанному стандарту. Выделение формальдегида при термическом старении в течение 192 часов на 1 г образца ПЭ, модифицированного карбоксилатом кобальта, составило 0,051 мг/м3, для ПЭ, модифицированного карбоксилатом меди – 0,032 мг/м3, для ПЭ, модифицированного карбоксилатом железа – 0,034 мг/м3. Установлено превышение ПДК формальдегида в воздушной вытяжке ПЭ с карбоксилатом кобальта в 1,2 раза при термическом старении более 96 часов и в 1,5 раза при термическом старении более 192 часов. Зафиксировано снижение вязкости ПЭ, содержащего прооксидант на основе кобальта, на 90% при термическом старении в течении 192 часов, и на 10% – при ультрафиолетовом. Для ПЭ, модифицированного карбоксилатом меди, эти значения составили соответственно 9 и 2%, для ПЭ, модифицированного карбоксилатом железа – 8 и 5 % соответственно.

оксоразлагаемый полиэтилен, прооксидант, деструкция, экобезопасность,

1. Nikolic M., Gauthier E., George K., Cash G. et al. Antagonism between transition metal pro-oxidants in polyethylene films // Polymer Degradation and Stability. 2012. V. 97. № 7. P. 1178–1188.

2. Корчагин В.И., Протасов А.В., Мельнова М.С., Жан С.Л. и др. Морфология импортных добавок, используемых при получении оксобиоразлагаемых полиолефинов // Вестник ВГУИТ.2017. № 1. С. 227–231. doi:10.20914/2310-1202-2017-1-227-231

3. Fontanella S., Bonhomme S., Кoutny M., Husarov L. et al. Comparison of the biodegradability of various polyethylene films containing pro-oxidant additives // Polymer Degradation and Stability. 2010. V. 95. № 6. P. 1011–1021.

4. Reddy M. Oxo-biodegradation of Polyethylene. 2008. 183 р.

5. Mantiaa F.P., Morrealeb M., Bottaa L., Mistrettaa M.C. et al. Degradation of polymer blends: A brief review // Polymer Degradation and Stability. 2017. V. 145. P. 79–92.

6. Ammalaa A., Batemana S., Deana К., Petinakisa E. et al. An over view of degradable and biodegradablepolyolefins: Biodegradation of polyethylenefilms with prooxidant additives // Progress in Polymer Science. 2011. V. 36. P. 1015–1049.

7. Кучменко Т.А., Корчагин В.И., Дроздова Е.В., Ерофеева Н.В. и др. Оценка степени деструкции пленок из оксобиоразлагаемого полиэтилена под действием уф-излучения по информации «электронного носа» // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2017. Т. 58. № 5. С. 240–249.

8. Andrady A.L., Pegram J.E., Nakatsuka S. Studies on enhanced degradable plastics: 1. The geographic variability in outdoor lifetimes of enhanced photodegradable polyethylenes // Journal of Polymers and the Environment. 1993. V. 1. № 1. P. 31–43.

9. Корчагин В.И., Протасов А.В., Студеникина Л.Н., Жан С.Л. и др. Прогнозирование параметров переработки вторичного полиэтилена с карбоксилатами железа при получении добавок прооксидантов // Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. № 1. С. 232–236. doi:10.20914/2310–1202–2017–1–232–236.

10. Карасёва С.Я., Саркисова В.С., Дружинина Ю.А. .Химические реакци полимеров: учеб.пособие. Самара: СГТУ, 2012. 125 с.