Белый пластик со временем желтеет, но ученые только сейчас поняли причины этого процесса.
Прежде причину изменения цвета долгое время связывали с образованием молекул, которые действуют как красители, но фактические химические изменения, которые происходят, оставались необъяснимыми. Теперь исследователи, сообщающие в ACS Applied Polymer Materials, определили поверхностные хиральные наноструктуры в качестве потенциального виновника.
Понимание того, как и почему полимеры разлагаются с возрастом, является ключом к разработке альтернатив, которые могут избежать этих путей, позволяя пластиковым изделиям иметь более длительный срок службы. Для одного из наиболее часто используемых пластиков, полиэтилена, давно предполагалось, что ультрафиолетовый (УФ) свет инициирует реакции в основной структуре полимера, которые вызывают изменение цвета.
Однако, хотя химические изменения полимерной основы полиэтилена наблюдались после воздействия УФ-света, эти новые структуры не могут объяснить пожелтение полиэтилена. Одним из новых способов преднамеренного изменения цвета и способов взаимодействия пластика со светом является создание наноразмерных «супрамолекулярных» структур на их поверхности, которые контролируемым образом влияют на свойства пластика.
Вдохновленные этими поверхностными технологиями, Маргарет М. Элмер-Диксон, Мелисса А. Маурер-Джонс и их коллеги хотели выяснить, могут ли такие наноструктуры, непреднамеренно образованные под действием ультрафиолетового излучения, быть причиной пожелтения полиэтилена.
Исследователи сначала изучали, взаимодействуют ли потенциальные структуры, сформированные на поверхности пожелтевших полиэтиленовых пленок, со светом с круговой поляризацией, типом света, волны которого распространяются с правым или левым вращением.
Количество поляризованного по кругу света, поглощаемого пленкой в этих экспериментах, менялось в зависимости от ориентации пленки, что позволяет предположить, что пожелтевший пластик содержит новые химические структуры, которые являются хиральными, то есть они направлены и не идентичны своим зеркальным изображениям. Дополнительные эксперименты показали, что большая часть деградации при пожелтении пленки происходила на поверхности пленки.
Команда пришла к выводу, что хиральные химические структуры на поверхности полиэтиленовых пленок образуются под воздействием ультрафиолетового излучения и являются потенциальной причиной желтого цвета старых пластиков. Они говорят, что эти идеи могут помочь исследователям разработать пластиковые изделия, которые прослужат дольше, прежде чем станут неприглядными или непригодными для использования.
