Опубликовано: 01.07.2021

Химики превратили биоразлагаемые вилки в пену

Химики превратили биоразлагаемые вилки в пену

Химики из Новоиспеченной Зеландии превратили столовые приборы из биопластика в пену, которую можно использовать в качестве материала для теплоизоляции стен. В труду, опубликованной в журнале Physics of Fluids, ученые вспенили вилки из полимолочной кислоты (полилактида) при помощи сверхкритического углекислого газа.

На ныне основным материалом для изготовления упаковки и одноразовой посуды служит пластик. Как и многие другие пластиковые изделия, упаковка и посуда производятся из невозобновляемого сырья и являются одними из наиболее опасных загрязнителей опоясывающей среды. Биоразлагаемые пластмассы представляют собой возможное решение этой проблемы.

Однако биоразлагаемые пластмассы не перерабатываются в большинстве краёв, поскольку они не предназначены для этого. Перерабатывать биоразлагаемые столовые приборы, чтобы из этого материала снова изготовить столовые приборы — не практично, так как прочность материала при переработке снижается. Потому предметы из биопластика в конечном итоге попадают на свалку. Но было бы более конструктивно разработать методы рециркуляции биоразлагаемых пластиков. Причем благоразумно рассматривать переработку биопластика с целью создания материалов для применения в тех областях, где прочность материала менее значительна. Пенопласты — неплохое применение для переработанного биопластика.

Новозеландским исследователям под руководством Лилянь Линь (Lilian Lin) из Университета Кентербери удалось превратить столовые приборы из полилактида в пену при поддержки углекислого газа под высоким давлением. Полилактид — это полимер, представляющий собой термопластичный алифатический полиэфир, который можно получить из кукурузного крахмал или сахарного тростника. Этот биопластик применяют в основном в 3D-печати, изготовлении материалов, упаковок, пленок, а также в автомобилестроении и электронике.

Сначала вилки из полимолочной кислоты оставили в вакуумной печи при комнатной температуре на две недели для испарения влаги и летучих химикатов, вводя непрореагировавшие мономеры, присутствующие в материалах. Затем вилки поместили в камеру, заполненную углекислым газом. Внутри нагретой камеры повышали давление, в итоге чего углекислый газ переходил в состояние сверхкритического флюида и растворялся в пластике. Затем, когда давление резко понижали, газ расширялся внутри пластика и превращал его в пену. Химики вспенили полилактид с поддержкой сверхкритического CO2 без иcпользования дополнительных добавок. Для получения изображений вспененных структур химики использовали сканирующий электронный микроскоп.

Для изучения воздействия условий вспенивания (температуры, давления, концентрации CO2) на структуру пен, процедуру проводили при температурах 140, 160 и 180 градусах по Цельсию и давлении 10, 12, 20 и 28 мегапаскалей. Меняя температуру и давление можно было регулировать плотность и размер ячей в пене. Например, при повышении давления диаметр ячеек уменьшался (при температуре 140 градусов по Цельсию). А удельный объем воздушной фазы увеличивался по мере уменьшения концентрации углекислого газа (при любом смысле температуры и давления).

Источник