根据生物基聚胺的不同几何尺寸量身定制聚乳酸的泡行为

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
• 可持续材料 可持续材料

背景情况:

• 对于可持续材料的日益增长的需求推动了对生物基替代品的研究.
• 聚乳酸 (PLA) 是一种具有潜力的可生物降解聚合物,但其加工和性能可以提高.
• 生物基聚胺为修改聚合物特性提供了一种可持续的添加剂.

研究的目的:

• 调查生物基聚胺不同几何尺寸对聚乳酸结晶和发泡行为的影响.
• 为了确定颗粒大小和形态如何影响PLA混合物的质和细胞结构.
• 建立一种使用可控添加物几何学量身定制聚合物泡特性的方法.

主要方法:

• 将不同几何尺寸 (微球,纤维,纳米纤维) 的生物基聚胺分散到聚乳酸中.
• 使用半结晶时间测量分析同热结晶动力学.
• 评估质性质,包括复杂的粘度和频率依赖.
• 描述泡形态,例如细胞密度,细胞大小和细胞结构 (开放/关闭细胞).
• 测量产生的泡的机械性能,特别是崩应力.

主要成果:

• 微型球形和纤维状聚胺都显著减少了PLA的半结晶时间.
• 与亚微米球体相比,纳米纤维聚胺证明了对PLA结晶的优越促进.
• 纤维聚胺,特别是纳米纤维,在低频率时增加复杂粘度,在高频率时显示脱.
• 更大的微型聚胺颗粒在发泡过程中增强了细胞核形成.
• 纳米纤维产生了最高的细胞密度 (1.46 × 10^9细胞/cm^3),最小的细胞大小 (22.5 μm),并促进了开放细胞结构.
• 含有聚胺的泡由于细胞尺寸缩小而表现出比整洁的PLA泡更高的崩应力.

结论:

• 生物基聚胺添加剂的几何尺寸是控制聚乳酸结晶和发泡行为的关键因素.
• 纳米纤维聚胺在促进PLA结晶和产生具有增强机械强度的细细胞,开细胞泡方面非常有效.
• 本研究提出了一种可行的策略,通过控制的添加物形态来定制聚合物细胞结构和特性,从而为可持续的材料开发做出贡献.