Применение биопластика в автомобильной промышленности

Размещено на http://allbest.ru

Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н. Туполева

Применение биопластика в автомобильной промышленности

Завалин Д.А. студент 2 курса

Института автоматики и электронного приборостроения

Научный руководитель:Пионтковская С.А. кан. техн. наук,

доцент кафедры электрооборудования

г. Казань, Россия

Аннотация

В статье рассматривается выявление спроса на изделия из биопластика в таких отраслях, как электротехника и автомобилестроение. Основное внимание уделяется текущим тенденциям в этих секторах и анализу характеристик различных существующих биопластиков.

Ключевые слова: биопластик, источники сырья, электротехника, автомобилестроение, производство.

Свойства биоразлагаемых пластиков крайне разнообразны, что определяет основные направления их использования. В структуре потребления наибольшую долю занимает сфера упаковки, где биопластмассы находят самое широкое применение. В 2018 году этот сектор занимал почти 65 % (1,2 млн. тонн) всего рынка биопластиков. В отличие от традиционных пластиков, производимых из ископаемого сырья, биопластмассы обладают рядом значимых преимуществ. В первую очередь, их использование способствует экономии ресурсов за счёт применения возобновляемой биомассы. Кроме того, их производство и использование являются нейтральными с точки зрения углеродных выбросов, что означает, что переработка этих материалов не увеличивает уровень углекислого газа в атмосфере. Дополнительно, некоторые виды биопластиков могут биологически разлагаться. Новые экологически чистые полимеры на биологической основе предоставляют большие возможности для производства конструктивных деталей автомобилей и электротехнической продукции.

С точки зрения механических свойств, традиционные пластики превосходят все виды биопластиков по показателю ударопрочности. Однако этот недостаток биопластиков можно компенсировать путем создания компаундов с традиционными пластиками, биоразлагаемыми полиэфирами или инертными наполнителями. Что касается прочности на разрыв, то этот параметр у традиционных пластиков и биопластиков примерно одинаков. Температурные диапазоны их применения также совпадают. Однако вязкость расплава биопластиков значительно ниже, чем у традиционных пластиков. Качественное сопоставление основных свойств биоразлагаемых и традиционных пластиков представлено на рисунке 1.

Ещё одним важным интегрированным показателем являются барьерные свойства, то есть способность тонкого слоя полимера препятствовать диффузии газов и водяных паров. Обычные полимеры демонстрируют хорошие барьерные свойства. У биопластиков ситуация менее однозначна. Например, бутылки из полилактида (PLA) пропускают диффузию углекислого газа, поэтому они не подходят для хранения газированных напитков. Сополимеры полибутиратов (PBAT), с другой стороны, пропускают в два раза меньше кислорода, чем полиэтилен, но при этом пропускают в 100 раз больше водяных паров.

Рис. 1. Качественное сопоставление основных свойств биоразлагаемых и традиционных пластиков

Производители автомобилей активно переходят на использование биопластиков. Это связано с технологическими достижениями, ростом выбросов парниковых газов и вниманием к экологической устойчивости. В автомобильной промышленности используют натуральные волокна, такие как соя и конопля, для укрепления полимеров. Mazda разрабатывает высокопрочный биопластик, устойчивый к высоким температурам, который можно использовать в отделке салона и для обивки сидений. Ford также исследует биопластик, полученный из агавы, с целью улучшения экономии топлива и снижения веса автомобилей.

Полипропилен на биологической основе (био-ПП) может быть использован как заменитель традиционного полипропилена во многих областях применения в автомобилях. Это включает в себя бамперы, спойлеры, приборные панели, системы кондиционирования воздуха, крышки аккумуляторных батарей и воздуховоды. Таким образом, использование биопластиков в автомобильной промышленности расширяется, способствуя созданию более экологически устойчивых транспортных средств.

Биополиамиды (био-ПА) и их композиты обладают высокими механическими свойствами, что делает их востребованными в различных отраслях промышленности. Первый био-ПА, известный как Rilsan PA 11, был изготовлен из касторового масла и нашел широкое применение для изготовления соединителей, тормозных наконечников, топливопроводов и гибких трубок. Toyota использовала DuPont Zytel в торцевых бачках радиатора своих моделей Camry и Denso.

Полимолочная кислота (PLA) - это один из самых современных биопластиков, который активно используется в автомобильной промышленности. Компоненты салона автомобиля, такие как коврики, ковровые покрытия и обивка, идеально подходят для использования PLA. Кроме того, PLA нашел применение в элементах подкапотного пространства автомобилей, что подчеркивает его универсальность и полезные свойства.

В электротехнической отрасли наблюдается значительное увеличение использования биопластиков. Примеры таких продуктов включают корпуса компьютеров, элементы клавиатур, компьютерные мыши, корпуса смартфонов, наушники и многое другое. В Японии PLA часто смешивают с поликарбонатом, получая полимерную смесь с разделенными фазами, которая широко используется в производстве электроники. Однако следует отметить, что продукты на основе таких смесей не являются полностью биоразлагаемыми. Если содержание PLA превышает 50%, такие продукты считаются на биологической основе, хотя при этом уменьшаются типичные свойства поликарбоната, такие как долговечность, ударопрочность и устойчивость к царапинам.

Композиты PLA с углеродным волокном могут решить проблемы с выделением тепла, возникающие в современных смартфонах с малой толщиной. Электронная промышленность уже добилась значительных успехов в снижении воздействия на окружающую среду, повышая энергоэффективность своих продуктов и устройств. Однако важно, чтобы эта отрасль также обращала внимание на экологичность используемых материалов. Биопластики можно формовать под давлением без каких-либо модификаций существующего оборудования, что позволяет их использовать вместо нефтехимических эквивалентов для пластиковых корпусов и деталей. Это открывает новые возможности для создания более экологичных продуктов и устройств, способствуя снижению негативного воздействия на окружающую среду.

биопластик полимер компаунд автомобиль

Список литературы

1. Кабашова А.Н., Белова Д.И. Технология изготовления биопластика из крахмала // Символ науки. 2020. №12-1. URL: https://cyberleninka.rU/article/n/tehnologiya-izgotovleniya-bioplastika-iz-krahmala (дата обращения: 06.07.2024);

2. Ольхов А. А., Иорданский А. Л., Заиков Г. Е. Биопластики на основе термопластов // NBI-technologies. 2014. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/bioplastiki-na-osnove-termoplastov (дата обращения: 06.07.2024);

3. Petrov, K. Использование биопластика в электронике. / A. Orlov, N. Sidorov, and K. Petrov. - Текст: электронный. // Журнал Electronic Materials. - 2020. - № 35. - С. 145-150. - URL: https://www.researchgate.net/publication/339876789_Use_of_Bioplastics_in_Electro nics (дата обращения: 05.07.2024);

4. Johnson, L. Высокие характеристики биопластика в автомобильной промышленности. / L. Johnson, M. Green, and T. Brown. - Текст: электронный. // Журнал Nature. - 2018. - № 543. - С. 110-113. - URL: https://www.nature.com/articles/543110a0 (дата обращения: 04.07.2024);

5. Сидоров, Е. Г. Биопластики и их применение. : учебное пособие / Е. Г. Сидоров. - Москва : Логос, 2022. - 400 с. - ISBN 5-89155-202-3. - Текст : непосредственный

Abstract