ابتكر باحثون من جامعة جنوب الأورال الحكومية مركباً يعتمد على مادة بولي فينيل كلوريد.
ولأول مرة في روسيا، تم تعديل البلاستيك باستخدام فوسفات التيتانيوم ذو البنية المجهرية.
ساهم ذلك في تقليل الأثر البيئي والحد من الأضرار التي تلحق بصحة الإنسان
تتميز مادة "بولي فينيل كلوريد" (PVC) بنطاق واسع من الاستخدامات، وتكاد تحتل المرتبة الثالثة عالمياً من حيث حجم الاستهلاك بين أنواع البلاستيك. كما تعد المكون الأساسي في إنتاج الكابلات، وعبوات المواد الغذائية، والمنتجات الطبية، والأدوات المنزلية، ومواد البناء.
لإضفاء الخصائص اللازمة وضمان إمكانية المعالجة، تضاف الملدنات إلى التركيبات الصناعية القائمة على بولي فينيل كلوريد (PVC)، والتي بدورها تقلل من مقاومة البلاستيك لدرجات الحرارة المرتفعة. فبمجرد تجاوز درجة الحرارة 150 درجة مئوية، يبدأ البلاستيك في التحلل مع انبعاث كلوريد الهيدروجين، وهو غاز سام وخطير، في حين أن معالجة البلاستيك لا يمكن أن تتم إلا في درجات حرارة تبدأ من 180 درجة مئوية. ولتعويض هذا النقص، يتم إدراج مثبتات حرارية ضمن مكونات الـ PVC.
صرحت إيرينا فيخاريفا، الباحثة العلمية الأقدم في مختبر الأبحاث لـ "المحفزات غير المتجانسة لأسترة الأحماض ثنائية الكربوكسيل للحصول على ملدنات الـ PVC" بجامعة جنوب الأورال الحكومية، قائلة: «كان هدفنا هو تطوير مثبت حراري غير سام وآمن بيئياً يعتمد على فوسفات التيتانيوم. تستخدم التركيبات الصناعية اليوم بشكل أساسي "ستيرات الكالسيوم"، وهو آمن بيئياً أيضاً ولكنه يوفر تأثيراً منخفضاً في التثبيت الحراري. أما "كبريتات الرصاص ثلاثية القاعدة" فهي تساهم في تحقيق مقاومة حرارية عالية جداً، ولكن لا داعي لشرح مدى سمية هذا المكون. لقد اقترحنا مركباً آمناً تماماً على الصحة وهو "فوسفات التيتانيوم"، حيث يعمل بفعالية على تثبيت بنية بولي فينيل كلوريد كجزء من مثبت معقد، مما يرفع درجة حرارة تحلل البلاستيك إلى 177 درجة مئوية على الأقل".
بالإضافة إلى رفع درجة حرارة تحلل المادة، نجح العلماء في زيادة درجة حرارة أقصى سرعة للتحلل لتصل إلى 308 درجة مئوية، مما يتيح إمكانية رفع درجات حرارة المعالجة والتشغيل دون حدوث تدهور كبير في الخصائص، فضلاً عن إطالة العمر الافتراضي للمواد المصنوعة من الـ PVC.
قام علماء تشيليابينسك بتعديل الـ PVC باستخدام فوسفات التيتانيوم لأول مرة في روسيا. كما قاموا، ولأول مرة أيضاً، بدراسة أربعة تعديلات هيكلية هرمية لفوسفات التيتانيوم: (العشوائية، والأسطوانية، والميكروسقيرات الكبيرة، والميكروسفيرات الصغيرة)؛ حيث حققت الأخيرة أقصى تأثير في التثبيت الحراري.
نُشرت نتائج الدراسة في مجلة "Polymers"
المصنفة ضمن الفئة الأولى
(Q1) في قاعدتي البيانات
Web of Science وScopus.
للحصول على المزيد من الأخبار، تابعوا قناة جامعة جنوب الأورال الحكومية على منصة ماكس.