Могут ли огнестойкие биопластики скоро использоваться в аддитивном производстве?

Материалы, используемые в электротехнике или электронике, должны соответствовать высоким требованиям. Это особенно важно, поскольку эти материалы должны обладать такими свойствами, как огнестойкость. Эти пластмассы необходимы для использования в электротехнике и электронике, но как насчет негорючих биопластиков? Исследователи Fraunhofer WKI и Fraunhofer IAP задались этим вопросом в сотрудничестве с промышленными партнерами и уже смогли отметить первоначальные успехи в ходе своих исследований не только в разработке огнестойких биопластиков, но и в демонстрации совместимости материалов с аддитивным производством.

До результатов исследований Института Фраунгофера не существовало известных антипиренов на биологической основе, которые подходили бы для разработки биопластиков. Помня об этой проблеме, основное внимание было уделено безгалогеновому антипирену, который был бы чрезвычайно рентабельным в использовании, поскольку он необходим в основном в очень малых количествах. В начале исследовательского проекта по разработке биокомпозитных материалов, подходящих как для электротехники, так и для электроники, основное внимание уделялось производству новых антипиренов на биологической основе. С этой целью были проведены синтезы на основе биоспиртов и фосфорсодержащих соединений.

Однако для того, чтобы коэффициент огнестойкости был приведен в первую очередь, важно понимать, что требуется равномерное распределение антипирена в матрице биополимера PLA. Для достижения этой связи антипирена с этой матрицей использовалось сшивание электронным лучом, которое представляет собой нетермический процесс. Хотя этот процесс чрезвычайно распространен, когда речь идет о пластике, он еще не очень хорошо апробирован с биопластиком. Однако, чтобы изменить это, необходимо изменить свойства полимеров.

Нужно было учитывать не только огнестойкость, но и термостойкость. После бесчисленных испытаний команда, наконец, смогла создать специальные составы для PLA и полибутиленсукцината (PBS), отвечающие требованиям огнестойкости, и исследователи обнаружили, что этот материал можно использовать в аддитивном производстве, а также в литьевом формовании, открывая широкий спектр применений в этих областях. Эти проведенные испытания включали UL94 (испытание, определяющее, гасит или распространяет ли материал пламя после воспламенения), испытание раскаленной проволокой (испытание склонности материалов к сопротивлению воспламенению, самозатуханию пламени и способности не распространять или распространять огонь через капание) и трекинг-тестирование на устойчивость.

Огнестойкие биопластики можно перерабатывать для создания компонентов для электротехники и электроники с помощью, например, литья под давлением (биогранулы) и аддитивного производства (биофиламенты).

Кроме того, исследователи Fraunhofer WKI и Fraunhofer IAP провели испытания компаундирования неармированных биополимеров и биополимеров, армированных древесными частицами, с безгалогенными, доступными в настоящее время антипиренами. Они смогли определить, что они процедурно подходят для PLA и PBS на биологической основе в качестве базовых полимеров. При переработке PLA требуется использование нагреваемой формы для достижения высокой степени кристалличности и, следовательно, высокой теплоемкости.