چرا پلاستیک‌ها با گذر زمان زرد می‌شوند؟

اگر یک کنسول بازی یا یک رول نوار بسته بندی قدیمی دارید، حتما دیده‌اید که چگونه پلاستیک ها با بالا رفتن سن زرد می شوند. علت این تغییر رنگ مدت‌هاست به تشکیل مولکول‌هایی نسبت داده می‌شود که به عنوان رنگ عمل می‌کنند اما تغییرات شیمیایی واقعی که عامل این اتفاق است، ناشناخته مانده است اما […]

اگر یک کنسول بازی یا یک رول نوار بسته بندی قدیمی دارید، حتما دیده‌اید که چگونه پلاستیک ها با بالا رفتن سن زرد می شوند. علت این تغییر رنگ مدت‌هاست به تشکیل مولکول‌هایی نسبت داده می‌شود که به عنوان رنگ عمل می‌کنند اما تغییرات شیمیایی واقعی که عامل این اتفاق است، ناشناخته مانده است اما اکنون محققان انجمن شیمی آمریکا(ACS)، نانوساختارهای کایرال مبتنی بر سطح را به عنوان مقصر بالقوه شناسایی کرده اند.درک اینکه چرا و چگونه پلیمرها با افزایش سن تخریب می‌شوند، کلید طراحی جایگزین‌هایی است که می‌توانند از این تغییر رنگ جلوگیری کنند و به محصولات پلاستیکی اجازه دهند طول عمر بیشتری داشته باشند.

مدت‌هاست که گفته می‌شود نور ماوراء بنفش (UV)، همان نوری که به ما آفتاب سوختگی می‌دهد، واکنش‌هایی را در ستون فقرات ساختار پلیمر آغاز می‌کند که باعث تغییر رنگ زرد می‌شود. این میان یکی از رایج‌ترین پلاستیک‌ها، پلی‌اتیلن‌ها هستند که اگرچه تغییرات شیمیایی در ستون فقرات پلیمری پلی اتیلن پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش مشاهده شده است اما نتیجه تحقیقات نشان می‌دهد که این ساختارهای جدید نمی توانند دلیل زرد شدن پلی اتیلن باشند. یکی از راه‌های نوظهور برای اصلاح عمدی رنگ و روش‌هایی که پلاستیک‌ها با نور تعامل می‌کنند، ایجاد ساختارهای «فوق مولکولی» در اندازه‌ نانو بر روی سطوح آن‌ها است که به روشی قابل کنترل بر خواص پلاستیک تأثیر می‌گذارد.

با الهام از این فناوری‌ها، «مارگارت ام. المر-دیکسون»، «ملیسا آ. مورر-جونز» و همکارانش می‌خواستند ببینند که آیا چنین نانوساختارهایی که ناخواسته توسط اشعه ماوراء بنفش تشکیل شده‌اند می‌توانند دلیل زرد شدن پلی اتیلن باشند. آن‌ها ابتدا بررسی کردند که آیا ساختارهای بالقوه تشکیل شده بر روی سطوح لایه های پلی اتیلن زرد شده با نور قطبی دایره‌ای تعامل دارند، نوعی نور که امواج آن با چرخش راست یا چپ حرکت می کنند.مقدار نور قطبی دایره‌ای جذب شده توسط فیلم در این آزمایش‌ها بسته به جهت فیلم تغییر می‌کند، که نشان می‌دهد پلاستیک زرد رنگ حاوی ساختارهای شیمیایی جدیدی است که کایرال هستند، یعنی جهت‌دار هستند و با تصاویر آینه‌ای خود یکسان نیستند.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که بیشتر تخریب در طول زرد شدن فیلم در سطح لایه‌ها رخ می‌دهد. این تیم به این نتیجه رسیدند که ساختارهای شیمیایی کایرال روی سطوح لایه‌های پلی اتیلن در هنگام قرار گرفتن در معرض نور ماوراء بنفش تشکیل می‌شوند و دلیلی بالقوه برای رنگ زرد پلاستیک‌های قدیمی هستند.آنها می گویند که این بینش می تواند به محققان کمک کند تا محصولات پلاستیکی را طراحی کنند که قبل از اینکه نامناسب یا غیرقابل استفاده شوند، دوام بیشتری داشته باشند.منبع: انجمن شیمی آمریکا (ACS)