В Волгограде поняли, как справиться с "капризами короля пластиков"

МОСКВА, 5 ноя — РИА Новости. Адаптировать для объемной печати универсальный пластик — полифениленсульфид, из которого производят все: от деталей двигателей до фрагментов электробритв и фенов, — смогли ученые ВолгГТУ в составе научного коллектива. Для материала, называемого ими "королем конструкционных пластиков", специалисты разработали новую методику, которая позволяет контролировать вязкость полимера и использовать его в 3D-печати. Результаты представлены в издании "Пластические массы".

Один из самых распространенных конструкционных пластиков — полифениленсульфид (ПФС) — устойчив к возгоранию и горению, воздействию кислот, щелочей, масел или высоких температур, при этом обладая жесткостью металлов. Из-за этих свойств он широко используется в автомобилестроении, электронике, медицине и других областях, рассказали ученые Волгоградского государственного технического университета (ВолгГТУ).

Основной сложностью работы с ПФС является его низкая вязкость, которая создает довольно серьезные проблемы при использовании этого полимера в 3D-печати, что ограничивает "сложность" создаваемых форм, добавили в университете.

"В настоящее время мы решаем две задачи: во-первых, необходимость наладить производство "короля конструкционных пластиков" ПФС в России, потому как сейчас он в основном закупается в готовом виде. Во-вторых, приспособить пластик для 3D-печати, преодолев его "капризы", и научиться придавать ему нужные нам свойства", — объяснила одна из авторов работы, доцент кафедры "Аналитическая, физическая химия и физико-химия полимеров" ВолгГТУ Елена Алыкова.

Ученые университета совместно с коллегами из Волгоградского филиала Института катализа СО РАН предложили решение обеих задач, создав альтернативный "рецепт" ПФС и научившись регулировать его свойства.

"Представьте, что вы печете суперпрочный торт, который должен выдерживать огромные температуры, причем "муку" вам купить негде. Придется самим разработать рецепт и сварить опытную партию заменителя муки. Следующий шаг — подобрать текстуру теста, ведь если оно получится слишком жидким или слишком густым, форму выпечке не придашь. Мы научились "печь" такие торты на своей кухне, что делает их значительно дешевле "магазинных", — объяснила Алыкова.

Регулятором вязкости массы, из которой получается ПФС, оказались атомы хлора, которые остаются в "тесте" после проведения первичных химических реакций. Ученые поняли, как контролировать их количество в ходе синтеза полифениленсульфида и задавать материалу необходимые свойства.

"Сам по себе ПФС давно известен в мировой химической промышленности. Однако его классическое производство чрезвычайно "капризно" из-за побочных реакций: в процессе синтеза исходные компоненты окисляются, а дорогостоящий растворитель N-метилпирролидон в процессе получения быстро разрушается и теряет свои свойства. Нам удалось оптимизировать условия синтеза, снизив риски побочных реакций, что делает сам процесс более экономичным и предсказуемым", — добавила ученый, подчеркнув, что в качестве бонуса ученые нашли способ возвращать дорогой растворитель обратно в процесс.

В будущем исследователи планируют провести дополнительные исследования для адаптации материала под нужды 3D-печати. Также ученые хотят детально изучить поведение полимера при изготовлении тонких нитей (филаментов) и их последующем послойном наплавлении на принтере.

Работа выполнена при поддержке программы "Приоритет-2030".