用于3D打印应用的加固回收聚乙烯二甲和微化复合材料的开发:3D打印应用:兼容性策略和性能评估
Aboulfazl Barati1, Deacon S Godfrey1, Erfan Dashtimoghadam1
1Center for Materials and Manufacturing Sciences, Departments of Chemistry and Physics, Troy University, Troy, Alabama 36082, United States.
ACS omega
|May 19, 2025
概括
这项研究开发了由回收PET和制成的坚固,低成本的3D打印丝. 反应性兼容剂增强了机械性能,使可持续的增材制造和循环经济成为可能.
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
- 可持续制造 可持续制造 可持续制造
背景情况:
- 塑料污染是一个重大环境危机,影响生态系统和气候变化适应能力.
- 增材制造为分布式回收和促进可持续性提供了潜在的解决方案.
- 从回收材料中开发强大,低成本的原料对于可持续的3D打印至关重要.
研究的目的:
- 从消费者回收后的聚乙烯二甲 (rPET) 和微化粉 (MRP) 开发改进的,坚固的,低成本的复合材料原料.
- 研究各种反应性和非反应性兼容剂对rPET/MRP复合材料的机械和质性质的影响.
- 用桌面3D打印机评估开发的rPET/MRP纤维的适合性,用于使用桌面3D打印机进行化沉积建模 (FDM).
主要方法:
- 配制具有不同兼容剂的rPET/MRP复合物:聚乙烯-块-聚乙烯-块-聚乙烯 (SBS),聚乙烯-块-聚乙烯-乙烯-块-聚乙烯 (SEBS),SEBS-g-maleic无水化物 (SEBS-g-MA),聚乙烯-协同甘甲基酸盐 (EGMA) 和聚乙烯-协同甲基酸盐-协同甘甲基酸盐 (EMAGMA).
- 评估机械性能 (冲击强度,破裂时的延长) 和质行为 (融粘度).
- 使用差分扫描热量计 (DSC) 分析热性质,并通过FDM选光纤可打印性.
主要成果:
- 含有糖基基组 (EGMA,EMAGMA) 的兼容剂的复合材料表现出显著更高的冲击强度和破裂时的延伸.
- 将MRP与兼容剂相结合大大提高了融的粘度,提高了适用于挤出加工的适度.
- 与非反应性相比,反应性兼容剂降低了复合材料的结晶性,这归因于长链分支,而纤维丝显示出FDM的潜力.
结论:
- 该研究成功开发了增强的rPET/MRP复合材料原料,其机械性能和可加工性改善,用于增材制造.
- 反应性兼容剂,特别是含有甘氨基基群的反应性兼容剂,有效地提高了回收复合材料的性和性能.
- 这些发现支持在3D打印中使用回收材料,有助于提高资源效率,减少废物和循环经济.
