用表面修改的纤维素纳米晶体和纳米纤维提高聚烯基生物的性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 可持续材料 可持续材料

背景情况:

• 行业面临着环境挑战,推动了对可持续替代品的需求.
• 生物基聚合物提供了潜在的解决方案,但往往需要提高性能.
• 纤维素纳米材料为生物聚合物提供了一个有希望的增强策略.

研究的目的:

• 开发和特征可持续的生物基聚烯加强与血改性纤维素纳米晶体 (MCNC) 和纳米纤维 (MCNF) 的生物基聚烯.
• 评估这些改造的纳米纤维素增强剂对聚二烯生物的机械和动态机械性能的影响.
• 评估这些增强型生物作为传统合成的可持续替代品的潜力.

主要方法:

• 用等离子体诱导的聚合物被用来用trans-β-farnesene修改纳米纤维素.
• 聚二烯生物基 (PFA1和PFA2) 通过溶液和乳液聚合合成.
• 修改后的纳米纤维素 (MCNC,MCNF) 在不同度 (2-12重量%) 和化后被纳入基.
• 进行了机械性能 (拉伸强度,扬模量,破裂时的延长) 和动态机械分析 (DMA).

主要成果:

• 等离子体修饰成功将法内衍生聚合物移植到纳米纤维素上,由FTIR,XPS,XRD,TGA和SEM证实.
• 加入12重%的MCNF显著增加了拉伸强度 (PFA1的56%,PFA2的22%) 和模量 (PFA1的27%,PFA2的58%).
• 添加MCNC提高了抗变形能力 (205%对于PFA1-MCNC12%,49%对于PFA2-MCNC12%),而DMA表明了增强的填充剂-矩阵相互作用.

结论:

• 血修饰的纤维素纳米颗粒有效地增强了聚烯生物.
• 增强的生物表现出更好的机械性能,与合成相美.
• 这项研究提出了一条通往可持续和高性能生物基材料的可行途径.