Версия для слабовидящих
Создан сверхпрочный пластик, наполовину состоящий из экокомпонентов Печать Email
Новости науки
25.03.2016

Один из главных недостатков пластика – то, что он изготовлен с использованием химических веществ, полученных из нефти. Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж разработали гораздо более экологически чистый термопластик, заменив стирол лигнином – природным полимером, который вместе с целлюлозой формирует стенки клеток в стволах деревьев.

Дополнительный плюс новой методики: в процессе производства не был задействован растворитель. Равные части наноразмерного лигнина соединяются с диспергированным синтетическим каучуком, в результате чего получается пластичный плавкий материал, который примерно в десять раз жёстче, чем современный термопластик.

Полученный термопластик получил название ABL из-за содержащихся в нём акрилонитрила, бутадиена и лигнина. Он может быть расплавлен трижды – и всё равно будет пригоден к использованию, так как не потеряет свои свойства.

Учёные уверены, что их инновация представляет собой более экологически чистое и дешёвое сырьё для различных областей производства.

"Мы можем назвать этот термопластик экопродуктом, так как он на 50% состоит из возобновляемых источников. Он позволит сократить потребность в продуктах нефтехимической промышленности", – говорит ведущий автор исследования Амит Наскар (Amit Naskar).

Лигнин, как правило, извлекается из биомассы — побочного продукта работы биозаводов и целлюлозно-бумажной промышленности. Несмотря на текущее падение цен на нефть и газ, возобновляемые источники представляют всё больший интерес для производителей различных товаров. Биохимики в настоящее время изучают возможности развития новых экономически жизнеспособных продуктов. В настоящее время лигнин используется не так часто, однако данное исследование открывает новые возможности для его коммерциализации.

Но для того, чтобы создать окупаемый продукт, учёным необходимо провести ряд исследований, в частности, проверить способность лигнина интегрироваться в мягкие полимерные матрицы, а также найти пути лучшего контроля свойств полимеров, получаемых с использованием лигнина.

"Лигнин — очень хрупкий природный полимер, так что его стоит укреплять, – продолжает Наскар. – Наша основная цель — промышленное производство полимеров, которые будут достаточно крепкими, чтобы их можно было деформировать без разрушения. Нам необходимо химически сочетать мягкую материю с лигнином, создавая пластичную и растяжимую матрицу. Очень жёсткие сегменты лигнина могут оказывать сопротивление деформации и таким образом обеспечивать жёсткость всей конструкции".

В настоящее время учёные исследуют пригодность для создания термопластичного сырья пшеничной соломы, древесных хвойных пород, таких как сосна, и лиственных пород, например, дуба. Наибольшую термическую стабильность в настоящее время продемонстрировал лигнин из твёрдой древесины, а вот лигнин из мягких пород деревьев остаётся наиболее стабильным после расплава.

Также учёные исследуют взаимодействие лигнина с мягкой материей. Как правило, это достигается путём синтеза полимеров в присутствии растворителей.

Лигнин и синтетический каучук, содержащий акрилонитрил и бутадиен (бутадиен-нитрильный каучук), обладают химическими группами, в которых электроны распределены неравномерно. Поэтому, вероятно, эти два вещества взаимодействуют между собой.

Химики пытались осуществить взаимодействие в расплавленной фазе без растворителей: в нагретой камере с двумя роторами исследователи замешивали расплавленную смесь из равных частей порошкообразного лигнина и нитрильного каучука. Во время смешивания агломераты лигнина продемонстрировали хорошее взаимодействие с каучуком.

В дальнейшем, путём изменения количества акрилонитрила в мягкой матрице исследователи надеются дополнительно улучшить механические свойства получаемого материала. Согласно экспериментам, оптимальный баланс между прочностью и жёсткостью даёт 41%-ное содержание акрилонитрила.

Также учёные пытались выяснить, может ли контроль условий обработки повысить производительность их полимерного "сплава". Например, 33% акрилонитрила дают материал, который является эластичным, но не жёстким (он вообще больше похож на резину, чем на пластик). При более высоких дозах акрилонитрила исследователи увидели, что компоненты начинают взаимодействовать эффективнее, в результате чего материал получается крепче. Нагревание элементов до 140-160 градусов Цельсия позволяет создать гибридную фазу.

Инновация была подробно описана в научной статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials.

Источник - http://www.vesti.ru/doc.html?id=2734923

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта