Что будет, если добавить бамбук?
Статья «Полипропиленовые композиты, армированные модифицированными волокнами гигантского бамбука (Phyllostachys pubencens): приготовление и свойства» описывает использование бамбука в качестве экструдированного сырья для 3D-печати.
Бамбук – это устойчивый биоразлагаемый материал, гораздо более прочный, чем древесина, но, хотя его включали в нить накала и раньше, до этого опубликованных исследований о его применении в качестве материала для 3D-печати было не так уж и много. В данном исследовании в качестве матрицы использовали полипропилен, а бамбук выступал как армирующий материал.
Исследователи путём нагревания и пластификации с помощью экструдера создали композиционный материал из пропилена и бамбука и из полученного материала с помощью экструзии и литья под давлением изготавливали композитные детали.
«Модификация бамбукового волокна микроорганизмами или модификация поверхности нити волокна путем прививки малеинового ангидрида, силанового связывания и т. д. предназначена для улучшения совместимости волокна с пластиковой матрицей, – утверждают авторы статьи. – Добавление неорганических микронаночастиц или связующих компонентов позволяет изменить механические свойства материала».
Порядок исследования
Порошок бамбука сушили и на высокой скорости смешивали с алюминатным связующим и компатибилизатором, а потом объединяли с полипропиленовой матрицей. Полученное волокно пластифицировали и гранулировали с использованием двухшнекового экструдера. Затем вещество отливали под высоким давлением для получения шлицев, чтобы испытать механические и химические свойства изготовленных деталей.
Химическая структура материала была проанализирована с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, а микроскопическая структура бамбукового волокна и бамбуково-пластиковых композитов изучалась под сканирующим электронным микроскопом с окрашиванием золотом. В качестве контраста для исследования сплайновых срезов бамбукового и пластикового волокна использовали золото.
Помимо этого измеряли скорость плавления материала, а также температуру размягчения по Вика композитного материала. А на формованных деталях были проведены испытания на ударную вязкость и растяжение.
Результаты
Исследователи утверждают, что индекс плавления полученного композита обратно пропорционален количеству бамбукового волокна в композитном сырье. «Это указывает на то, что добавление бамбукового порошка препятствует скольжению между молекулярными цепями ПП, и чем больше содержание бамбукового порошка, тем хуже текучесть».
Также было обнаружено, что бамбуковый порошок положительно влияет на термостойкость композита. Что касается механических свойств композитов, то с увеличением объема бамбукового порошка в сырье повышается ударная вязкость, а прочность при растяжении, напротив, незначительно уменьшается.
Выводы
В целом бамбук в сочетании с полипропиленом очень перспективен для использования в 3D-печати. Благодаря своей термостойкости, твердости и ударной вязкости он будет очень полезен как материал для многих напечатанных в 3D деталей, не говоря уже о том, что использование бамбукового волокна в составе нити позволяет создать привлекательную древесную фактуру.
На данный момент в производстве есть большая потребность в более устойчивых материалах для 3D-печати, и бамбук является одним из решений. Ознакомиться с ценами и обзорами или выбрать подходящую модель можно в интернет-магазине 3d-оборудования https://vektorus.ru/.
