Речь идёт о пластмассе, используемой в 3D печати при создании изделий аддитивными технологиями, то есть методом наращивания одного слоя за другим. Таким способом создают детали при срочных ремонтах на судах, нефтяных платформах, месторождениях в трудодоступных районах.
Но под действием ультрафиолета эти детали могут разрушаются. Учёные САФУ доказали, что добавление пяти процентов лигнина при изготовлении нити для 3D печати из ABS-пластика делает изделия более устойчивыми к ультрафиолету.
Работу проводила группа учёных центра коллективного пользования научных оборудованием «Арктика» САФУ в рамках исследования аспиранта Ильи Гришановича. Они работали с ABS-пластиком, используемым в автомобильной промышленности, в производстве инструментов, оптических приборов. Добавляли в него малоизменённый лигнин Пеппера и технический сульфатный лигнин. Первый был получен из ксилемы (проводящей ткани) берёзы в лаборатории, второй осаждён из черного щелока, поставляемого АЦБК.
Полученные из смеси ABS и лигнина композиты облучали ультрафиолетом наряду с нитями без добавок. Эксперимент показал, что лигнин действительно поглощает ультрафиолет.
– Мы обнаружили две новые корреляции в композите (смесь ABS-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.
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 малоизменённый лигнин Пеппера. Присутствие лигнина замедляет увеличение модуля Юнга, что доказывает УФ-защитный эффект.
Включение жестких фрагментов лигнина в структуру пластика вызывает снижение его прочности. Учёные определили, что оптимальная доля лигнина в пластике не должна превышать пять процентов. Для этого коллективом были проведены исследования на прочностные свойства композита с разным содержанием лигнина.
Наблюдение за новым видом пластмассы показало, что в нём 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 её.
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.
