СТВОРЕННЯ І ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ СИНТЕТИЧНИХ ПОЛІМЕРІВ, МОДИФІКОВАНИХ СОЛЯМИ ТА КОМПЛЕКСОНАТАМИ МЕТАЛІВ

автор **Admin** Пн Бер 23, 2015 1:16 pm

Кобріна Л.В. к.х.н.; Бойко В.В. к.т.н; Рябов С.В. д.х.н., проф.
Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, м. Київ
Янова К. В. к.х.н.; Терещук М. М. к.т.н.
ДВНЗ “Український державний хіміко-технологічний університет”, м. Дніпропетровськ

В сучасному світі все більш жорсткіші вимоги пред’являються до технологій, які можуть порушити екологічну рівновагу в природі. Вторинна переробка полімерів і відходів їх виробництва не вирішує повністю питання забруднення навколишнього середовища речовинами, які не можуть самі перетворитися в хімічні з’єднання, що беруть участь в колообігі речовин у природі. Не існує поки на Землі мікроорганізмів, грибків, водоростей, які були б в змозі переробити синтетичні полімери на низькомолекулярні з’єднання, такі як вода, вуглекислий газ, аміак, метан. Тому після навіть вторинного або багаторазового використання полімерів виникають екологічні проблеми їх утилізації. Останнім часом особлива увага вчених і практиків приділяється класу засобів на основі солей полігексаметиленгуанідину (ПГМГ), які рекомендуються для очистки природних та стічних вод, у вигляді розчинів індивідуального препарату чи в суміші з іншими компонентами для дезінфекції та знезараження. Тому актуальним є питання стабільності та бірозкладу цих речовин під впливом мікроорганізмів. Солі на основі ПГМГ представляють собою високомолекулярні похідні азотистої основи – гуанідину. Елементарні ланки макромолекул полігуанідинів включають гуанідинові угрупування із трьома атомами азоту, електрони яких делокалізовані [1]. Структурна формула елементарної ланки макромолекули ПГМГ:

Завдяки аналогії хімічної структури похідних ПГМГ з природними сполуками вони здатні до біорозкладання, нетоксичні для теплокровних, не накопичуються у ґрунті та організмі людини, екологічно безпечні [2]. Метою даної роботи розробити нові біодеградабельні добавки на основі ПГМГ для полімерів.
Для дослідження біодеградабельних властивостей полімерів нами були розроблені композиційні добавки на основі полігексаметиленгуанідин-гідрохлориду (ПГМГ-ГХ) - полігексаметилен-гуанідин-гідрохлорид, фосфонометильований (ПГМГ-Ф) та полігексаметилен-гуанідингідрохлорид, модифікований фталевим ангідридом (ПГМГ-ФА).

ПГМГ-ГХ ПГМГ-Ф ПГМГ-ФА
Дослідні суміші одержані шляхом нанесення на поверхню каоліну ПГМГ-ГХ та його модифікованих похідних, попередньо розчинених у поліетиленгліколі (ПЕГ-200), в кількості 2% полімеру та 8% ПЕГа. Для проведення модифікації використовували ПГМГ-ГХ з молекулярною масою 10000. Добавки представляють собою тверді гігроскопічні склоподібні речовини світло-жовтого кольору.
На основі сегментованого поліуретану та композиційних добавок (ПГМГ-ГХ, ПГМГ-Ф, ПГМГ-ФА) були одержані плівки вихідного поліуретану (ПУ-0) та його композитів від 1 до 2 мас.% композиційних добавок у кожному відповідно. ПУ, був одержан з діфенілметандіізоціанату, олігобутіленглікольадіпінату (ММ 2000) та подовжувача ланцюга 1,4-бутандіолу і представляє собою порошок білого кольору.
Хімічна будова ПУ представлена наступним чином:

Плівки ПУ композитів отримували методом компресійного формування при температурі 150оС.
Досліджувані зразки плівок витримувались в теплому (температура 35-37оС) та вологому ґрунті з рН 7,5, а також у клімат-термокамері з метою моделювання процесів біодеградації протягом 4 місяців у відповідності до методиці [3].
За зміною маси зразків спостерігали на протязі 16 тижнів. Результати досліджень показують, що всі зразки втрачають масу із збільшенням часу витримування у ґрунті. Але якщо зразки вихідного поліуретану через 16 тижнів у ґрунті майже не зменшили вагу (0,5%), то зразки з композиційними добавками втратили масу від 2% до 10% від вихідної ваги зразків. Втрата ваги збільшується із зростанням кількості добавки в композиті. Найкращій результат одержано для композитів з добавкою ПГМГ-ФА в кількості 2мас.% - 10% втрати ваги. Слід зазначити що плівки композитів з добавками після витримування в ґрунті стали крихкими, змінили забарвлення (від блідо-жовтого до яскраво-помаранчевого), а також густо вкрилися пліснявою.
Якщо порівняти фізико-механічні показники композитів до витримування у клімат-термокамері та після, то міцність на розрив (σ, МПа) суттєво знижується, особливо для зразків на основі ПГМГ-ГХ.

Таким чином, введення композиційних добавок (ПГМГ-ГХ, ПГМГ-Ф, ПГМГ-ФА) у ПУ надає композитам біодеструктуючі властивості і дає можливість одержувати поліуретанові матеріали, які здатні до утилізації в навколишньому середовищі після строку їх використання.

Список використаних джерел: 1. Гембицкий П.О. Полимерный биоцидный препарат полигексаметиленгуа- нидин / П.О. Гембицкий, И.И. Воинцева. – Запорожье: Полиграф, 1998. – 44 с. 2 Никулина О.К. Применение химических и биологически активных препаратов при хранении коренеплодов сахарной свеклы/ О.К. Никулина, С.В. Мельничек//Пищевая пром-сть.— новые технологии.— 2009.— №4(6).— С. 59— 64. 3. Thakore I.M., Desai S., Sarawade B.D., Devi S. Studies on biodegradability, morphology and thermo-mechanical properties of LDPE/modified starch blends // European Polymer Journal. – 2001. – 37. – P.151 -160.