Heterogeneous polymers degradation – microplastic

The process of semicrystalline polymers thermo-oxidative degradation was analyzed on the example of isotactic polypropylene (iPP). Oxygen degradation takes place mainly in the amorphous phase into which oxygen diffuses. This leads to oxidation (formation of hydroperoxides) and next the chains scission. The polymer becomes brittle and breaks down into small pieces (e.g. microplastics). The crystalline phase is more difficult to access for oxygen that initiates the thermo-oxidation process. An increase in the crystallinity degree and a decrease in the viscosity of the solutions diluted in p-xylene as a function of the degradation time were observed. The number of iPP chain scission (change in molecular weight) as a function of degradation time was also calculated. These values depend on the polymer initial crystallinity degree and its supermolecular structure.

Na przykładzie izotaktycznego polipropylenu (iPP) przeprowadzono analizę procesu termooksydacyjnej degradacji polimerów semikrystalicznych. Degradacja z udziałem tlenu obydwa się przede wszystkim w fazie amorficznej, do której dyfunduje tlen. Prowadzi to do utleniania (powstawania wodoronadtlenków), a następnie pękania łańcucha polimerowego. Polimer staje się kruchy i rozpada na małe fragmenty (m.in. mikroplastik). Faza krystaliczna jest trudniej dostępna dla tlenu inicjującego proces termoutleniania. Stwierdzono wzrost stopnia krystaliczności i zmniejszenie lepkości roztworów rozcieńczonych w p-ksylenie w funkcji czasu degradacji. Obliczono również liczbę pęknięć łańcucha iPP (zmianę masy cząsteczkowej) w funkcji czasu degradacji. Wielkości te zależą od początkowego stopnia krystaliczności polimeru i jego struktury nadcząsteczkowej.