Фоторазрушаемые полимеры.

Большая часть разработанных в настоящее время полимеров с регулируемым сроком службы представляет собой фоторазрушаемые полимеры, которые благодаря присутствию в них специальных групп или соединений способны разлагаться в естественных условиях до низкомолекулярных полимеров (молекулярная масса 1000 и меньше), поглощаемых в дальнейшем микроорганизмами атмосферы и почвы. Как правило, для придания полимерам способности разрушаться под действием света используют специальные добавки или вводят в состав полимера молекулярные светочувствительные группы. Для того чтобы такие полимеры нашли практическое применение, они должны удовлетворять определенным требованиям:

· в результате модификации полимера не должны существенно изменяться его эксплуатационные характеристики;

· добавки, вводимые в полимер, не должны быть токсичными, поскольку полимеры предназначаются в первую очередь для изготовления тары и упаковки;

· полимеры должны перерабатываться обычными методами, не подвергаясь при этом разложению;

· необходимо, чтобы изделия, полученные из таких полимеров, могли храниться и эксплуатироваться длительное время при отсутствии прямых ультрафиолетовых лучей;

· время от изготовления полимера до его разрушения должно быть известно; необходимо его варьирование в широких пределах;

· продукты разложения полимеров не должны быть токсичными.

С точки зрения фотохимии возможность создания фоторазрушающихся полимеров обусловливается тем, что энергия диссоциации основной связи С —- С большинства полимеров составляет 350 кДж/моль, в то время как энергия естественных ультрафиолетовых лучей находится в пределах 400—600 кДж/моль. Однако эта энергия будет направлена на разрушение полимера лишь в том случае, если, во-первых, полимер способен поглощать свет с длиной волны 400--100 нм и если, во-вторых, поглощенная энергия передается другим молекулам таким образом, чтобы они претерпели химические превращения, в результате которых происходит деструкция.

Упаковочные полимеры с регулируемыми сроками службы стабильны внутри помещения, так как оконное стекло абсорбирует ультрафиолетовое излучение, способное вызывать деструкцию. Стойкость материала к действию солнечного света за стеклом толщиной 7 мм в 10 раз выше, чем на открытом воздухе.

Одним из наиболее известных способов создания фотораз-рушаемых полимеров является введение в полимерную цепь группировок, содержащих карбонильные группы.

Разработанные в Канаде фоторазрушаемые полимеры с торговым названием "Эколиты" предусматривают введение светочувствительных кетонных группировок в полимер в процессе сополимеризации. Это обеспечивает абсорбцию полимером ультрафиолетовых лучей с длиной волны около 335 нм и последующую деструкцию по реакции Норриша.

Скорость фотодеструкции, как правило, пропорциональна концентрации кетонных групп в полимере. Таким образом, изменяя состав сополимера, можно направленно регулировать время разрушения полимеров (до достижения хрупкости) от 3 до 200 сут. Этот факт был использован голландской фирмой"Ван Леер" при разработке товарных марок эколитов на основе полистирола ("Эколит ПС"), полиэтилена ("Эколит ПЭ") и полипропилена ("Эколит ПП"). Определенным удобством эколитов является возможность использования их в качестве концентратов, которые смешивают в различных соотношениях с немодифицированным полимером, регулируя таким образом скорость фоторазрушения полученных материалов.

При практически одинаковых исходных физико-механических показателях фоторазрушаемых и немодифицированных полимеров скорость изменения прочностных свойств эколитов в процессе фотостарения значительно выше, что определяется резким снижением молекулярной массы этих материалов. Под действием ультрафиолетового облучения в искусственных или естественных условиях фоторазрушаемые материалы сначала растрескиваются, затем рассыпаются на кусочки различных размеров, в дальнейшем превращаясь в порошок.

Дата добавления: 2015-07-19