Ассортимент полистирольных пластмасс расширяется за счет выпуска модифицированных материалов: армированных, наполненных и совмещенных с другими полимерами. Все полистирольные пластмассы легко окрашиваются в любые цвета и используются для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами [2, с. 138].
Основным сырьем для получения полистирола и его сополимеров являются стирол, метилстирол, хлорстирол, метилметакрилат.
В качестве эмульгаторов при эмульсионной полимеризации применяются поверхностно-активные вещества: натриевые или калиевые соли жирных кислот (стеариновой, олеиновой и др.), соли алифатических и ароматических сульфокислот (лаурилсульфат, дибутилнафталинсульфат и др.); в качестве инициаторов — водорастворимые и органические пероксиды (пероксид водорода, пероксид бензоила), смеси пероксидов [2, с. 148].
Для улучшения эластичности полистирола вводятся пластификаторы, в качестве которых обычно используются хлорированные ароматические углеводороды, эфиры низших спиртов с высшими жирными кислотами, трикрезилфосфат, дибутилфталат.
В процессе эксплуатации изделий из полистирола и его сополимеров происходит их старение, то есть изменение физико-химических и физико-механических свойств под влиянием внешних факторов. Старение полистирола и его сополимеров обусловлено протеканием реакций деструкции, связанных с разрывом молекулярной цепи. В результате деструкции может происходить деформация изделий, их растрескивание и разрушение, при этом в окружающую среду выделяются токсические вещества.
Некоторые процессы сопровождаются изменением внешнего вида изделий, появлением пятен, пожелтением и помутнением. Обычно деструкция происходит под влиянием физических воздействий (тепла, света, ионизационного излучения, механической энергии).
Термостарение полистирола и его сополимеров в значительной степени зависит от химической структуры полимера и сополимера. При введении в полистирольную молекулу нитрильной группы стойкость пластиков к термическому воздействию увеличивается. Нитрильная группа повышает и стойкость по отношению к экстрагентам.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
С точки зрения предупреждения термоокислительной деструкции и старения полистирола и его сополимеров велико значение стабилизаторов. На стадии переработки стабилизаторы повышают стойкость полимера и предохраняют его от разложения при высоких температурах. Введение стабилизаторов также замедляет процесс термоокислительной деструкции, наблюдающейся и при нормальной температуре.
При непосредственном контакте изделий из полистирола и его сополимеров с жидкостями в водные среды могут мигрировать мономеры (стирол, метилстирол, акрилонитрил, метилметакрил), добавки (пластификаторы, стабилизаторы, смазки, наполнители, красители, регуляторы роста полимерной цепи), примеси в количествах, превышающих предельно-допустимые концентрации этих веществ в воде и других жидких средах [3, с. 40—41].
Стабилизаторы, находясь в механической связи с компонентами полимерной композиции, как бы растворены в ней. Это обуславливает возможность миграции стабилизаторов на поверхность изделий из полистирольных пластиков, а также в пищевые продукты, воду и другие среды в зависимости от сферы использования и назначения полимерного материала.
Стабилизаторы вводятся в полимерные материалы в очень незначительных количествах от 0,01 до 1 %. Возможность контакта с ними человека, а также пищевых продуктов, косметических средств, воды, продолжается в течение всей жизни человека. Поэтому, учитывая широкую вариабельность индивидуальной чувствительности к химическим агентам, опасность проникновения ряда стабилизаторов через поврежденную кожу, а также возможность аллергического, канцерогенного и мутагенного действия, выбор их для синтетических материалов следует осуществлять только после соответствующей гигиенической оценки.
В полистирольные пластики стабилизаторы добавляются для того, чтобы затормозить их старение в условиях эксплуатации. Если полимерные материалы предназначены для технических целей, то нет оснований для ограничения списка применяемых в качестве стабилизаторов химических веществ.
Неблагоприятным фактором применения полистирольных пластиков является выделение незаполимеризованного стирола. В водных и молочнокислых вытяжках, полученных при температуре 37 0С из образцов из ударопрочного полистирола выделяется от 0,18 до 42 мг/дм3 стирола.
Из сополимеров стирола с акрилонитрилом, предназначенного для изделий, используемых при переливании крови, в водной вытяжке обнаруживается акрилонитрил до 0,28 мг/дм3. С увеличением времени контакта усиливается миграция мономера, в водной вытяжке обнаруживается стирол до 0,14 мг/дм3.
При миграции мономера из детских игрушек из полистирола обнаруживается 0,21—0,44 мг/дм3. При деструкции из полистирола в воду мигрируют бензальдегид, бензольная кислота и формальдегид [3, с. 40—43].
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
В работе проводились исследования водных вытяжек из полистирольных пластиков марок СНП-2, УП-1Э, ПС-СУ2. Для исследования использовались образцы в форме диска диаметром 5 см и толщиной 3 мм, изготовленные методом литья под давлением. В водных вытяжках проводилось определение окисляемости и содержание стирола.
Образцы выдерживались в дистиллированной воде в течение 10 суток при температурах 20 0С и 60 0С. По истечению каждого срока настаивания водные вытяжки анализировались, а образцы заливались свежей порцией дистиллированной воды.
Окисляемость определяет общее содержание в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями. Метод определения окисляемости основан на способности йодата калия в сернокислом растворе количественно окислять органические вещества. Количество израсходованного на это окисление йодата калия показывает общую окисляемость анализируемой воды.
Результаты определения окисляемости в водных вытяжках из полистирольных пластиков представлены на рисунках 1—3.
Рисунок 1. Изменение окисляемости водных вытяжек из полистирола СНП-2 в зависимости от времени и температуры выдержки
Рисунок 2. Изменение окисляемости водных вытяжек из полистирола ПС-СУ2 в зависимости от времени и температуры выдержки
Рисунок 3. Изменение окисляемости водных вытяжек из полистирола УП-1Э в зависимости от времени и температуры выдержки
Все полистирольные пластики содержат незаполимеризованный (остаточный) стирол, поэтому определение содержания его в водных вытяжках является обязательным. Определение остаточного стирола основано на присоединения галогенов по месту двойной связи к стиролу и другим непредельным соединениям при взаимодействии с раствором однохлористого йода и последующим йодометрическим определением [1, с. 246].
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Результаты определения содержания стирола в водных вытяжках из полистирольных образцов представлены на рисунках 4—6.
Рисунок 4. Изменение концентрации стирола в водных вытяжках из полистирола СНП-2 в зависимости от времени и температуры выдержки
Рисунок 5. Изменение концентрации стирола в водных вытяжках из полистирола ПС-СУ2 в зависимости от времени и температуры выдержки
Рисунок 6. Изменение концентрации стирола в водных вытяжках из полистирола УП-1Э в зависимости от времени и температуры выдержки
Определение окисляемости в водных вытяжках показало, что максимальное количество веществ мигрирует из исследуемых марок полистирола в течение 5—6 суток. При увеличении времени выдержки образцов в воде происходит постепенное снижение содержания восстановителей. Такая динамика миграции веществ их полистирола наблюдается как при температуре 20 0С, так и 60 0С. Резкое снижение окисляемости вначале настаивания указывает на активное вымывание растворимых веществ с поверхностного слоя полимера. Затем происходит более равномерная миграция веществ из более глубоких слоев исследуемых образцов. Для всех марок полистирола наблюдается увеличение процесса миграции веществ в воду с повышением температуры до 60 0С.
Все исследуемые марки полистирола в течение 10 суток постоянно выделяют в воду стирол. Характер вымывания стирола из исследуемых материалов неодинаков. Миграция стирола зависит от содержания остаточного мономера. Повышение температуры от 20 до 60 0С увеличивает интенсивность выделения стирола в воду. При сравнении трех марок полистирола установлено, что остаточный стирол извлекается водой труднее из сополимера СНП-2.
Наиболее интенсивно стирол переходит в воду из полистирола УП-1Э. В вытяжках, настаиваемых при комнатной температуре, содержание стирола превышает максимальную концентрацию его в вытяжках их полистирола СНП-2 при температуре 60 0С. Максимальная концентрация стирола в водных вытяжках из УП-1Э при 20 0С составила 0,82 мг/дм3, при 60 0С — 4,50 мг/дм3, что можно объяснить большим содержанием в полистироле УП-1Э незаполимеризованного стирола.
По способности выделять стирол в воду исследуемые марки полистирола можно расположить в следующий ряд: УП-1Э > ПС-СУ2 > СНП-2.
Нужна помощь в написании статьи?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.
Список литературы:
1. Перегуд Е.А. Санитарная химия полимеров. Л.: Химия, 1967. — 380 с.
2.Технология полимерных материалов: учеб. пособие / А.Ф. Николаев, В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов и др.; под общ. ред. В.К. Крыжановского. СПб.: Профессия,2008. — 544 с.
3.Шефтель В.О., Катаева С.Е. Миграция вредных химических веществ из полимерных материалов. М.: Химия, 1978. — 168 с.