Ученые САФУ повысили стойкость АБС к ультрафиолету

Стойкость 3D-печатных изделий из акрилонитрилбутадиенстирола (АБС) к ультрафиолетовому излучению можно повысить добавлением лигнина, выяснили исследователи из Северного (Арктического) федерального университета имени Ломоносова. Лигнин — биополимер, содержащийся в клетках растений.

Ученые САФУ доказали, что добавление пяти процентов лигнина при изготовлении филаментов из АБС делает изделия более устойчивыми к ультрафиолету, сообщает пресс-служба вуза. Исследование выполнила группа ученых центра коллективного пользования научным оборудованием «Арктика».

Исследователи добавляли в АБС лигнин Пеппера и технический сульфатный лигнин. Первый получен из ксилемы (проводящей ткани) березы, второй осажден из черного щелока с Архангельского целлюлозно-бумажного комбината. Полученные смеси и контрольную группу без добавок облучали ультрафиолетом. Эксперимент показал, что лигнин действительно поглощает ультрафиолет.

«Мы обнаружили две новые корреляции в композите 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 аспирант Илья Гришанович.

Повышение стойкости 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 защитный эффект. Включение жестких фрагментов лигнина в структуру пластика вызывает снижение его прочности. Ученые определили, что оптимальная доля лигнина в пластике не должна превышать пять процентов. Для этого проведены исследования на прочностные свойства композита с разным содержанием лигнина.

Наблюдение за новым видом пластмассы выявило новые продукты взаимодействия композита и ультрафиолета, то есть лигнин частично принимает на себя удар: добавление лигнина в АБС замедляет, но не останавливает фотодеградацию. 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 стойких к ультрафиолету материалов может увеличить сроки службы техники.

Открытие ученых САФУ может перевести лигнин из категории отходов целлюлозно-бумажной промышленности в категорию сырья для 3D-печати и прочих пластиковых изделий. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.