Ученые САФУ (Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, г. Архангельск) доказали, что добавление 5% лигнина при изготовлении нити АБС-пластика для 3D-печати из ABS-пластика делает изделия более устойчивыми к ультрафиолету, сообщается в пресс-релизе САФУ.
Работу проводила группа ученых центра коллективного пользования научным оборудованием «Арктика» САФУ в рамках исследования аспиранта Ильи Гришановича. Специалисты работали с АБС-пластиком, используемым в автомобильной промышленности, в производстве инструментов, оптических приборов, и добавляли в него малоизмененный лигнин Пеппера, а также технический сульфатный лигнин. Первый был получен из ксилемы (проводящей ткани) березы в лаборатории, а второй осажден из черного щелока, поставляемого АЦБК. Полученные из смеси АБС и лигнина материалы облучали ультрафиолетом наряду с нитями без добавок.
Илья Гришанович, аспирант Северного федерального университет им. М.В. ЛомоносоваИзображение: пресс-служба САФУ
«Мы обнаружили две новые корреляции в компаунде (смесь АБС-пластика и лигнина) после ультрафиолетовой обработки и их отсутствие в ЯМР-спектрах чистого АБС и АБС с добавками до ультрафиолетовой обработки, что позволило подтвердить наличие нового продукта фотодеградации композита», — рассказал Илья Гришанович.
Как пояснил автор исследования, повышение стойкости изделия из новой пластмассы к ультрафиолету достигается за счет поглощения большей части излучения хромофорами и ароматическими кольцами лигнина.
При этом сульфатный лигнин показывает лучшие защитные свойства, чем малоизмененный лигнин Пеппера. Присутствие лигнина замедляет увеличение модуля Юнга, что доказывает УФ-защитный эффект.
Включение жестких фрагментов лигнина в структуру пластика вызывает снижение его прочности. Ученые определили, что оптимальная доля лигнина в пластике не должна превышать 5%. Для этого коллективом были проведены исследования на прочностные свойства композита с разным содержанием лигнина.
Наблюдение за новым видом пластмассы показало, что в нем возникают новые продукты взаимодействия композита и ультрафиолета, то есть лигнин частично принимает на себя удар. Значит, добавление этого вещества в АБС-пластик замедляет фотодеградацию, но не останавливает ее.
Ожидается, что открытие ученых САФУ может перевести лигнин из категории отходов целлюлозно-бумажной промышленности в категорию сырья для 3D-печати и прочих пластиковых изделий.
Ультрафиолетовое излучение оказывает значительное влияние на приборы и оборудование, работающее на открытом воздухе. Оно проникает во внутреннюю структуру полимерных материалов, разрушая двойные углерод-углеродные связи. Появление новых стойких к ультрафиолету материалов может увеличить срок службы этой техники.