Наука и технологии России

Вход Регистрация

Крабы повысят устойчивость лаков и красок

Водорастворимые полиуретаны используются для изготовления лаков, красок, напольных покрытий, клея, применяются в обработке кожи и тканей. Исследователи из Китая, Франции и Канады продемонстрировали, что добавление волокон хитина в несколько раз увеличивает прочность материала после застывания. Работа опубликована в апрельском номере журнала Express Polymer Letters.

Сегодня получено много композитных материалов на основе полиуретана, но в большинстве из них применяются искусственно синтезированные наполнители. Авторы нового исследования считают, что биополимеры обладают множеством преимуществ. «Натуральные полимеры из возобновляемых источников способны к биодеградации, биосовместимы, нетоксичны, хорошо вступают в химические реакции, мало стоят, легкодоступны», – пишут они. Наполнители из природных источников укрепляют полимер не хуже, чем неорганические, но при этом легче поддаются различным химическим модификациям.

Хитиновые нановолокна исследователи получали из панцирей крабов. Обработка недорогими реагентами, такими как раствор гидроксида калия, позволяет очистить хитин от связанных с ним белков. Расслоение хитина на наноразмерные волокна достигалось с помощью обработки соляной кислотой и центрифугирования. Водорастворимый полиуретан на основе поликапролактона исследователи также синтезировали сами. Затем учёные добавляли к водорастворимому полиуретану хитиновые волокна, высушивали полученные плёнки и изучали их структуру и физические свойства.

Учёные сравнивали плёнки без хитина с плёнками, содержащими от 1 до 5 процентов волокон. Модуль Юнга – коэффициент, характеризующий сопротивление материала растяжению и сжатию, по мере увеличения доли хитиновых волокон вырос от 3 до 9,6 мегапаскаля. Прочность на разрыв оказалась максимальной у плёнки с трёхпроцентным содержанием хитиновых волокон – 20,8 мегапаскаля по сравнению с 11,3 для полиуретановой плёнки без хитина. Эти значения на несколько порядков меньше, чем у действительно прочных веществ (например, металлов), но для покрытия из водорастворимого лака увеличение прочности в 2–3 раза – это важное преимущество. Также учёные продемонстрировали, что добавление хитиновых волокон повышает температуру плавления вещества – пока незначительно, всего на 3,7 градуса Цельсия (для плёнки с четырёхпроцентным содержанием хитина), но, возможно, химическая модификация волокон позволит добиться более серьёзного выигрыша.

«Эта работа описывает простой способ улучшения механических свойств нанокомпозитов на основе водорастворимого полиуретана, – заключают исследователи. – Новые бионанокомпозиты обладают отличными перспективами».

Источник информации:

J. Huang, J. W. Zou, P. R. Chang, J. H. Yu, A. Dufresne. «New waterborne polyurethane-based nanocomposites reinforced with low loading levels of chitin whisker». eXPRESS Polymer Letters Vol.5, No.4 (2011) 362–373 DOI: 10.3144/expresspolymlett.2011.35.

РЕЙТИНГ

0
голосов: 0

Обсуждение