Новый пластификатор можно сделать на основе растительных масел

Ученые из РХТУ им. Д. И. Менделеева синтезировали функциональный аналог пластификаторов, необходимых при производстве пластмасс, используя биодизель, получаемый из отходов сельскохозяйственных культур, богатых растительным маслом. Эксперименты показали, что поливинилхлорид с такими эко-пластификаторами обладает хорошими механическими свойствами. Работа исследователей опубликована в августе в Journal of the American Oil Chemist’s Society, кратко о ней сообщается в пресс-релизе РХТУ.

Поливинилхлорид (ПВХ) — один из самых популярных видов пластмасс. Помимо самого полимера, в состав пластмассы входят и другие соединения, например, пластификаторы, которые придают изделиям из ПВХ эластичность и снижают их хрупкость на морозе. Сегодня в качестве пластификаторов ПВХ чаще всего используют различные соединения на основе фталатов, однако они достаточно токсичны и очень плохо утилизируются: даже когда пластмасса почти полностью разложится, фталаты остаются стабильными и так уходят в землю и грунтовые воды, отравляя их.

Один из вариантов на замену фталатам в ПВХ — биодизель, получаемый из водорослей и растений, богатых растительными маслами. После введения в него эпоксидных группировок получают продукт с хорошими пластифицирующими свойствами. Однако до последнего времени в коммерческом плане эпоксидированные биодизели значительно уступали фталатам. Поэтому российские ученые решили модифицировать биодизель и использовали для этого чрезвычайно доступный реагент — кислород из атмосферного воздуха. «В результате после окисления мы получили смесь, которая, с одной стороны, обладает пластифицирующими свойствами уже на уровне фталатов, а с другой —  легко разлагается, нетоксична и получается в конечном счете из растительного сырья — такой зеленый пластификатор», — рассказывает главный автор работы, профессор РХТУ Валентин Сапунов.

Синтез нового пластификатора проводят в два этапа. На первом берут жиры из растительных масел и с помощью химической реакции с метанолом получают смесь различных эфиров жирных кислот, которую называет биодизелем. Затем его фильтруют, очищают, а потом при температуре от 80 до 110 ℃ биодизель окисляют атмосферным кислородом в течение 12–40 часов. Исследователи провели серию экспериментов с различным сырьем (в работе использовали подсолнечное, оливковое и льняное масло) и условиями синтеза: они проанализировали составы получаемых смесей, а также их вязкость и пластифицирующие свойства. Оказалось, что в процессе окисления эпоксидные соединения в составе биодизеля постепенно превращаются в различные диэфиры, что улучшает пластифицирующие свойства смеси. При этом оптимальные характеристики показала смесь на основе льняного сырья — ПВХ с использованием этого пластификатора по своим характеристикам не уступал ПВХ с фталатами. Ученые отмечают, что новый пластификатор можно использовать не только для ПВХ, но и для других пластмасс, а сейчас они ведут дополнительные работы по оптимизации синтеза. Исследователи ищут способ получения диэфиров со сходным функционалом пластификаторов не из эпоксидных соединений, а другими путями, поскольку при аэробном окислении эпоксидных соединений образуется много ненужных веществ.

«Основной материал мы получили, а теперь, чтобы сделать его конкурентоспособным, нужно еще немного повозиться с его качеством — цветностью, летучестью. Например, чтобы материал был коммерчески приглядным, он должен быть прозрачным как слеза, абсолютно бесцветным, — комментирует Сапунов. — Мы работаем вместе с заводом в подмосковном Рошале, производящим биодизель, и они постоянно ищут новые направления, а их хрустальная мечта — это как раз сделать пластификатор на основе биодизеля. Так что для испытания нашей технологии уже есть производственные мощности».