6.2. Деструкция полимеров

Деструкция – это разрушение полимеров под воздействием химических и физических факторов.

В результате деструкции происходит разрыв химических связей, уменьшение молярной массы, потеря нужных свойств.

Различают несколько видов деструкции. Деление на различные виды условно, но основными из них являются следующие.

1. Химическая деструкция происходит под действием химических реагентов – воды, спиртов, кислот, щелочей.

Наиболее распространенный случай – это гидролиз полимеров. Особенно нежелательно использовать подобные полимеры в качестве антикоррозионных покрытий.

Однако есть полимеры, гидролиз которых используется в практических целях. На основе полилактидов – эфиров молочной кислоты – изготавливают хирургические нити:

ОН – СН – С = О + О = С – СН – СН₃ОН – СН – С – О – С – СН – ОН + Н₂О

     ll ll 

СН₃ОН ОН СН₃CН₃О О СН₃

молочная кислота полилактид

Полилактиды представляю собой сложные эфиры, и в организме в результате гидролиза распадаются на молекулы молочной кислоты (обратная реакция), а далее окисляются до углекислого газа и воды.

2. Механическая деструкция полимеров – это всегда необратимая деформация.

3. Фотохимическая деструкция протекает под действием света. Так, полиэтилен в темноте не теряет своих свойств несколько лет, но на свету разрушается достаточно быстро.

4. Радиационная деструкция является результатом действия на полимеры , , и -излучения, а также потока нейтронов.

Однако некоторые материалы под действием радиоактивного излучения приобретают повышенную стойкость. Например, из полиэтилена, обработанного таким образом, изготавливают основы станков.

5. Биологическая деструкция полимеров происходит под воздействием микроорганизмов.

В настоящее время встала глобальная проблема ликвидации отходов полимерных материалов. И один из путей решения этой проблемы - использование пластмасс, подверженных биологическому разложению. В некоторых странах уже приняты законы о запрете и налоге на материалы, не разлагающихся в природе.

6. Наиболее распространенным видом деструкции полимеров является термоокислительная деструкция, протекающая под воздействием высокой температуры и окислителя (чаще кислорода воздуха).

Для каждого полимера характерна определенная область температур, в которой наблюдается его сравнительно быстрый распад (термическая деструкция). Химические связи при этом могут разрываться в любом месте макромолекулы по законна случая, либо в определенных местах, например, на концах полимерных молекул.

Термоокислительная деструкция вследствие совместного действия тепла и кислорода наблюдается при более низкой температуре, чем термическая.

В результате разложения полимера образуются летучие продукты (горючие и негорючие) и обугленный (карбонизированный остаток).

В состав горючих летучих продуктов входят водород Н₂, угарный газ СО, метан СН₄, ацетилен С₂Н₂, этилен С₂Н₄, этан С₂Н₆, пропен С₃Н₆, бутен С₄Н₈. Кроме этого, летучие продукты термоокислительной деструкции полимеров могут содержать различное количество мономеров: от 1 % при разложении полиэтилена до 90 % при разложении полиметилметакрилата (оргстекла).

Результатом протекающей термоокислительной деструкции может быть воспламенение полимеров.

При термическом разложении и горении пластмасс выделяются следующие высокотоксичные компоненты, входящие в их состав. Особое внимание следует обратить на то, что уже при сравнительно невысоких температурах начинается выделение токсичных веществ, которое с ростом температуры резко усиливается. Т.е. уже на начальной стадии пожара атмосфера становится крайне токсичной для людей. Не случайно главной причиной гибели людей на пожарах являются не ожоги, а отравление токсичными продуктами термоокислительной деструкции полимеров.

Таблица 6.2

Основные токсичные продукты, выделяемые из полимерных материалов при различных температурах и их