В настоящее время в области химии высокомолекулярных соединений наблюдается всплеск интереса к природным полимерам, которые экологически чисты, не требуют для своего производства невозобновляемых источников углеводородного сырья, а также больших количеств энергетических ресурсов. Можно отметить широкое внедрение в полимерные композиционные материалы полисахаридов, лигниноподобных компонентов, продуктов гидролиза кератинсодержащих белков, техического белка, аминокислот, особенно серусодержащих аминокислоты типа цистина, цистена, а также фосфолипидов различногосостава, например, лицетина, крахмала и т.д.
Используемые в настоящее время синтетические антиоксиданты (аминные стабилизаторы, фенольные соединения, стабилизаторы на основе ароматических конденсированных циклов, эфиры фосфористой кислоты и другие соединения) не всегда по своим экологическим характеристикам, доступности, простоте синтеза удовлетворяют современным требованиям.[1-3].
Особое место среди природных полимеров занимают меланины – представители класса мало изученных конденсированных полифенолов. Наличие высокостабильных парамагнитных центров, разнообразие функциональных групп, определяют их полифункциональность. Уникальным свойством меланинов является устойчивое свободно-радикальное состояние. В зависимости от условий мономеры меланиновых пигментов способны находиться в виде феноксильных или семихинонных радикалов [1].
Нами исследована возможность применения экологически чистых природных полимеров меланинов в качестве противостарителей в эластомерных композициях. Меланины исследовались, как противостарители для каучука, так и для резиновой смеси. Для этого была проведена оценка влияния антиоксидантов на процесс термоокислительной деструкции синтетического каучука СКИ-3 методами ДТА и исследования кинетики поглощения кислорода.
К – контрольный образец содержащий агидол-2; Мч1 – модифицированные меланины гриба Inonotus obliquus (чага), осаждённые соляной кислотой; Мл2 – меланины лузги подсолнечника; Мск3 – меланины гриба Inonotus obliquus (чага), осажденные соляной кислотой; Ма4 – меланины гриба Inonotus obliquus (чага), осажденные ацетоном; Мхк5 – меланины гриба Inonotus obliquus (чага), осажденные хлоридом кальция.
Исследования показали (таблица), что в присутствии меланинов Мч и Мл скорость вулканизации увеличивается на 33–49 %. При этом возрастает прочность вулканизатов (в случае образца, содержащего меланины М2 в 1,9 раз), кроме образца М1. Наибольшая стойкость к термоокислительному старению (70°С х 24 ч) наблюдается у резины, содержащих Мч и Мл. – Δfр возрастает на 85–87 % по сравнению с контрольным образцом. При долговременном старении (70°С х 96 ч) Δfр увеличилась на 28–31 %.
Таким образом, установлено, что меланины проявляют высокую антиокислительную активность в составе резиновых смесей на основе каучуков общего назначения и возможно их применение в качестве природных и экологически чистых противостарителей в эластомерных композициях.
Свойства вулканизатов
|
Показатель |
К |
Мч1 |
Мл2 |
Мск3 |
Ма4 |
Мхк5 |
|
Показатель скорости вулканизации Rv, мин-1 |
21,8 |
32,6 |
28,8 |
17,5 |
35,3 |
39,3 |
|
Условная прочность при растяжении fр, МПа |
15,1 |
17,1 |
17,7 |
14,5 |
28,7 |
15,9 |
|
Относительное удлинение при разрыве εр, % |
720 |
683 |
797 |
723 |
677 |
707 |
|
Относительное остаточное удлинение εост., % |
6 |
7 |
10 |
7 |
7 |
10 |
|
Изменение показателей после старения (100°С х 24 ч), %: Δfp Δε |
–72,3 |
–19,2 |
–19,8 |
–20,1 |
–23,4 |
–27,2 |
|
–33,5 |
–20,4 |
–22,5 |
–18,4 |
–6,9 |
–8,1 |
|
|
Изменение показателей после старения (100°С х 72 ч) %: Δfp Δε |
–89,6 |
–55,9 |
–54,7 |
–55,6 |
–78,8 |
–88,6 |
|
–36,9 |
–44,4 |
–42,5 |
–39,7 |
–26,1 |
–38,1 |
|
|
Изменение показателей после старения (100°С х 96 ч), %: Δfp Δε |
–80,1 |
–76,1 |
–77,5 |
–79,1 |
–95,1 |
–87,9 |
|
–57,1 |
–64,9 |
–59,2 |
–57,1 |
–58,6 |
–67,5 |