用纳米纤维素增强的基于PLA的可生物降解的生物纳米复合材料丝:特性开发和分析
Alok Kumar Trivedi1, M K Gupta2
1Mechanical Engineering Department, Motilal Nehru National Institute of Technology Allahabad, Prayagraj, 211004, UP, India.
Scientific reports
|October 11, 2024
概括
这项研究通过添加晶体纳米纤维素 (CNC) 来增强聚乳酸 (PLA) 3D打印丝. 加CNC显著改善了PLA纳米复合材料的机械和热性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 聚乳酸 (PLA) 是一种流行的3D打印材料,但其低晶度限制了其机械和热性能.
- 开发基于PLA的先进纳米复合材料对于扩大其应用至关重要.
研究的目的:
- 通过结合晶体纳米纤维素 (CNC) 来开发基于PLA的新型生物纳米复合纤维.
- 为了研究不同CNC度 (1,3,5%的重量%) 对PLA纤维的性能的影响.
主要方法:
- 使用单个螺丝挤出机组合了PLA和CNC,以创建生物纳米复合材料纤维.
- 福利埃变换红外光谱 (FTIR) 和X射线衍射 (XRD) 用于分析化学结构和结晶性.
- 差分扫描热量计 (DSC),热重力测量分析 (TGA) 和拉伸测试评估了热和机械性能.
- 风病学分析评估了CNC对电缆线程流动行为的影响.
主要成果:
- XRD分析证实,CNC充当核化剂,显著增加了PLA结晶度,在1重%的CNC时最多增加26%.
- 热稳定性和机械性能大大提高,拉伸强度和模量分别增加35.5%和21.89%在1重%的CNC时.
- 复杂的粘度,储存模块和损失模块等质性特性受到CNC钢筋的显著影响.
结论:
- 将晶体纳米纤维素纳入PLA是一种有效的策略,可以增强3D打印纳米复合材料的机械和热性能.
- 最佳度为1 wt%的CNC产生了显著的改进,使这些生物纳米复合材料适用于更广泛的应用.
