Немецкие ученые нашли способ повысить водоотталкивающие свойства льняного волокна

Пропитка для биоволокон

Биоволокна имеют ряд неоспоримых преимуществ: они биоразлагаемы, прочны, а ресурсы для их производства возобновляемы. Их производство менее энергозатратно, чем, производство угле- или стекловолокна, а сам материал легче и обладает лучшими звукоизолирующими свойствами. Однако серьезным недостатоком биоволокон является высокая водопроницаемость – из-за того, что они легко впитывают воду, серьезно сужает сферу применения этих натуральных материалов. Однако немецкая компания Fraunhofer-Gesellschaft, занимающая прикладными исследованиями в таких областях, как материаловедение, энергетика, здравоохранение и защита окружающей среды, вместе с лабораториями-партнерами разработала новую технологию прядения и обработки волокна. Ожидается, что она позволит избавиться от существующих недостатков материала и серьезно расширить сферу его применения.

Тема более широкого использования возобновляемых ресурсов становится все более значимой для Планеты. Новые материалы, полученные с помощью растений и микроорганизмов, все чаще применяются для удовлетворения наших нужд. Ожидается, что в ближайшее время серьезно снизится зависимость человечества от ископаемых видов топлива, например, угля, газа или нефти, а новые биоматериалы позволят эффективно решать проблемы загрязнения окружающей среды, бороться с глобальным потеплением.

Сфера применения материалов на основе возобновляемых ресурсов постоянно расширяется. Одним из наиболее перспективных направлений является производство материалов. Высокий интерес наблюдается к фиброармированному пластику (Fibre reinforced polymers (FRPs)) на основе биоволокон. Во многих отношения он мало уступает фиброармированным пластикам на основе углеволокна и стекловолокна или даже превосходит их. Основным препятствием для более широкого применения материла является его низкая устойчивость к влаге — биоволокна быстро впитывают воду.

Исследователям из лаборатории Fraunhofer совместно с Институтом технологий текстильной промышленности Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена в рамках программы по исследованию технологии обработки биоволокон «Bastfix» близки к решению этой задачи. Их исследование уже получило поддержку М инистерства образования и наукИнститутом техноло гий текстильной промышленностии ФРГ.

Необходимого результата позволяет добиться сочетание особых технологий обработки волокна и прядения льняной нити.

«Простая обработка поверхнолости волокон с помощью водоотталкивающих веществ не дает необходимого результата — вода все равно попадает в структуру волокон через надрезы или другие повреждения», — подчеркнул доктор Рональд Клейн, руководитель группы исследователей Fraunhofer.

Ученым удалось добиться необходимого результата путем добавления полимеров в структуру волокон — так они перестали впитывать ненужную влагу. «Сначала мы позволили мономерному пластику проникнуть в полости биоволокон. Полимеризация внедренных в структуру низкомолекулярных веществ проводилась уже потом» — объяснил суть технологии доктор Клейн.

Эта технология найдет свое применение при производстве термопластичных композитов на основе биоволокон, так применяемые сейчас чрезвычайно текучие расплавы солей не должны проникать внутрь структуры волокон композита. А этот материал применяется, благодаря своей пластичности, очень широко.

Перспективы для фиброармированного пластика

Исследователи в ходе эксперимента добавляли полимеры на этапе производства пряжи — до плетения волокна и ткачества полотен. Таким образом достигалось лучшее качество пропитки сырья мономерами. Но столь высокая степень пропитки может быть недоступна при промышленном плетении волокна. За технологическую составляющую отвечают специалисты из Института технологий текстильной промышленности. Специалисты их этого учреждения разработали технологических процесс, когда насыщение мономерами происходит в процессе плетения льняной нити. Эта технология позволяет создавать не только устойчивое к влаге, но и очень прочное волокно.

«Сочетание этих операций позволит избавиться от существующих недостатков биоматериалов. Эти технологии позволят кардинально расширить применение фиброармированного пластика на основе биоволокон в промышленности» — считает доктор Клейн.

Пока же подобные материалы используются в основном для внутренней отделки автомобилей. О перспективах применения фиброармированного пластика редакция сайта Фонда содействия развитию льняного дела писала в материале «Доклад аналитической компании IDTechEx: переработчики сырья не успевают за темпами роста рынка биополимеров».

За это исследование группа доктора Клейна получила престижную награду — DNFI Innovation in Natural Fibers Award 2017.

Награда учреждена созданной в 2009 году Инициативной группой по исследованию натуральных волокон (Discover Natural Fibers Initiative (DNFI))

Источник — AZoMaterials