Сотрудники Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН совместно с коллегами из Российского экономического университета им. Г.В. Плеханова, НИТУ МИСИС и Иркутского института химии им. А.Е. Фаворского СО РАН опубликовали работу, посвящённую исследованию влияния обработки озоном на скорость деградации поли-3-гидроксибутирата, в International Journal of Biological Macromolecules (Q1, Impact factor 7.7), сообщили в Минобрнауки России.
Влияние окисления на структуру и свойства полимерных материалов в течение многих лет остается актуальной исследовательской областью физической химии полимеров, так как процесс окисления происходит на каждой стадии существования полимерного материала: при производстве и хранении, при переработке в изделия и последующем использовании, а также после окончания срока службы. Окислители различной природы оказывают значительное влияние на стабильность полимерных изделий, а также на скорость их разложения в окружающей среде. В настоящее время в мире проводится множество исследований, посвящённых изучению механизмов, кинетики и потенциала контролируемого окисления полимеров, и нацеленных на улучшение свойств полимеров. Применение различных окислителей для модификации полимеров открывает перспективы регулирования их стабильности, а также обработки их поверхности для улучшения свойств — например увеличения прочности, контроля гидрофильности или стерилизации.
Авторы работы ранее уже исследовали влияние озона на прочностные характеристики полиэтилена, а также биоразлагаемого поли-3-гидроксибутирата, продемонстрировав широкие возможности озонирования для контроля структуры и свойств полимерных матриц. В статье представлены новые данные о влиянии озона на структуру и свойства поли-3-гидроксибутирата, в частности на скорость его разрушения при выдержке в почвенном грунте. Исследователи продемонстрировали, что сущность озонирования поли-3-гидроксибутирата заключается в накоплении различных кислородсодержащих функциональных групп на поверхности материала, что приводит к усилению межмолекулярного взаимодействия макромолекул, способствующему упрочнению поверхности, а также затруднению диффузии деструкторов (микроорганизмов и органических веществ, которые запускают процессы деструкции полимера при попадании в почву) в объём материала.
Таким образом, обработка озоном оказала значительное влияние на морфологию поверхности материала, а также привела к увеличению прочности материала 25 до 42 Н/мм2 при незначительном росте относительного удлинения в пределах 1 %. При этом биодеградация поли-3-гидроксибутирата в почве была замедлена более чем в 1,5 раза.
«Поскольку озонирование может быть осуществлено как дополнительная стадия подготовки полимеров или изделий из них, полученные результаты открывают перспективу модификации поверхности, в частности для контроля скорости биодеградации, которая может быть очень привлекательной в виду простоты и низкой стоимости реализации», — резюмирует кандидат химических наук Полина Михайловна Тюбаева.