Деструкция или разрушение полимеров - это необратимый процесс постепенного распада макромолекул под действием различных факторов окружающей среды. Этот процесс часто называют "старением" пластмасс, так как со временем под воздействием тепла, влаги, света и других факторов пластики теряют свои первоначальные свойства.
Существует несколько основных видов деструкции: химическая, термическая, окислительная, механическая и другие. Как правило, деструкция развивается по радикально-цепному механизму и сопровождается разрывом химических связей в макромолекулах с последующим снижением молекулярной массы.
Причины разрушения пластмасс
Основными причинами разрушения пластмасс являются различные виды деструкции полимеров. К ним относятся химическая, окислительная, термическая, фотохимическая, радиационная, механическая и другие виды деструкции. Все они приводят к разрыву макромолекул и ухудшению свойств материалов.
Например, «деструкция полимеров» при нагревании или под воздействием солнечных лучей вызывает разрушение пластмасс. Это происходит из-за разрыва химических связей в макромолекулах с образованием радикалов и последующей деструкцией по цепному механизму.
Также на прочность пластиков влияют механические напряжения, воздействие влаги, кислот, спиртов и других веществ. Все эти факторы запускают процессы деструкции полимерных материалов.
Методы борьбы с деструкцией
Чтобы замедлить или предотвратить «деструкцию полимеров», применяют различные методы стабилизации пластмасс. К ним относятся добавки антиоксидантов, светостабилизаторов, антипиренов, пассиваторов и других стабилизирующих веществ.
Антиоксиданты препятствуют развитию свободнорадикальных реакций, вызывающих окислительную деструкцию полимеров. Например, широко используется антиоксидант ионол. Он эффективно тормозит цепные реакции окисления.
Светостабилизаторы поглощают кванты света, инициирующие фотохимическую деструкцию пластиков. К ним относятся производные бензотриазола и бензофенона. Они поглощают ультрафиолетовые лучи, не давая им разрывать макромолекулы.
Также важную роль в борьбе с деструкцией играют теплостабилизаторы и антипирены. Первые снижают скорость термической деструкции пластмасс, а вторые подавляют их горение, предотвращая быстрое разложение полимеров.
Кроме химических добавок, для борьбы с деструкцией применяют физические и технологические методы. К ним относятся специальная технология переработки, термообработка, облучение и другие способы модификации полимеров, повышающие их стабильность.
Полезные стороны процесса
Несмотря на разрушительный характер, «деструкция полимеров» иногда может быть полезна. Она позволяет получать материалы с заданными свойствами или утилизировать отходы пластмасс.
Так, контролируемая деструкция используется для производства поливинилового спирта методом щелочного гидролиза поливинилацетата. При этом целенаправленно провоцируется частичный гидролиз сложноэфирных групп полимера с образованием спиртовых групп.
Процессы деструкции позволяют также корректировать свойства каучуков. Например, механоокислительная деструкция при вальцевании улучшает их пластикацию и способствует равномерному распределению добавок.
Кроме того, контролируемая деструкция используется для вторичной переработки пластиковых отходов. Продукты деструкции затем применяют для производства различных полимерных материалов.
Экономический эффект от утилизации пластиков
Утилизация пластиковых отходов с использованием «деструкции полимеров» имеет большой экономический потенциал. Она позволяет получать ценное вторичное сырье и снижать затраты на производство.
Так, в результате деструкции отработанных пластмасс образуется широкий спектр химических продуктов. Их можно использовать в качестве компонентов для производства новых пластиков. Это дешевле, чем синтез первичных мономеров.
Кроме того, продукты деструкции применяются, как химическое топливо, на ТЭС или как компоненты моторных масел. Их сжигание дает дополнительную энергию и снижает потребление нефти.
В целом переработка 1 тонны пластика с использованием деструкции экономит до 2 тонн нефти. Это очень выгодно для предприятий и полезно для экологии. Поэтому вторичная переработка пластиков с каждым годом растет в объемах и приобретает промышленные масштабы.
