Микрокапсулы для самосмазывающихся пластиков
Добавлено: 10 май 2021, 09:15
Fraunhofer IAP и SKZ разрабатывают самосмазывающиеся микрокапсулы для пластмасс. Капсулы снижают износ до 85 процентов.
С разработкой самосмазывающихся пластиков с использованием микрокапсул, заполненных смазкой, Потсдамский институт прикладных исследований полимеров им. Фраунгофера и Центр пластмасс SKZ в Вюрцбурге хотят снизить износ пластиковых компонентов. Потому что 23% мирового потребления энергии связано с потерями на трение. В случае пластмасс меньшее трение также может уменьшить попадание микропластиков в окружающую среду.
Микрокапсулы с жидкой смазкой
Производители пластмасс иногда добавляют твердые смазочные материалы в пластмассы для уменьшения износа компонентов. Однако существует лишь относительно небольшое количество твердых смазочных материалов, пригодных для обработки пластмасс. С другой стороны, в случае жидких смазочных материалов диапазон гораздо шире, иногда с большей эффективностью. В сотрудничестве двум научно-исследовательским институтам удалось заключить жидкие смазочные материалы в капсулы таким образом, чтобы они были включены в полимеры в качестве функциональных веществ, а затем могут развить все преимущества жидкого смазывающего эффекта в компоненте.
На 85 процентов меньше износ
«Нам удалось включить микрокапсулы Fraunhofer IAP, заполненные жидкой смазкой, в термопласты с помощью двухшнекового экструдера. Проблема заключалась в том, что стенки капсул должны были выдерживать высокие температуры во время обработки без открытия. Капсулы могут открываться и высвобождать смазку только тогда, когда возникает трение в следующем компоненте. Затем компонент, так сказать, смазывает сам себя », - объясняет Мориц Грюневальд, исследователь группы разработки материалов в центре пластмасс SKZ. «Наши испытания на трение и износ показали снижение износа до 85 процентов комбинаций пластика и стали. Таким образом, компоненты служат значительно дольше и образуют меньше микропластов ».
На основе этих результатов система материалов будет дополнительно оптимизирована для возможных применений. В настоящее время основное внимание при разработке уделяется улучшенным механическим и термическим свойствам самосмазывающихся пластиков.
Армирование самосмазывающихся пластиков
Дополнительное использование армирующих материалов, таких как волокна, должно сделать самосмазывающиеся пластмассы более механически эластичными. В рамках расширенного исследовательского проекта эксперты изучают, какой тип волокна лучше всего подходит для этого и как микрокапсулы могут быть оптимально соединены с пластиковой матрицей.
Кроме того, капсулы также следует помещать в пластмассы с более высокой температурой плавления, чтобы еще больше расширить технические возможности использования. Для этого в тесном сотрудничестве с партнерами по проекту разрабатываются еще более стабильные материалы для стенок капсул. Проблема в том, что капсулы не ломаются до тех пор, пока не вступят в контакт с трением при окончательном применении. Но если мы добавляем волокна и повышаем температуру, нагрузка на капсулы увеличивается в процессе смешивания .
Большой интерес со стороны индустрии пластмасс
Многочисленные запросы от отрасли показывают потребность в новых типах пластмасс, которые обладают оптимизированными характеристиками трения и износа. Микрокапсулирование имеет большие преимущества: широкий спектр жидких и высокоразвитых смазочных материалов теперь можно использовать в качестве саморазлагающихся внутренних смазок.
Проект сопровождается комитетом, в котором представлены компании из всех областей индустрии пластмасс, производители смазочных материалов и микрокапсуляторы. Проект открыт для других партнеров.
