球磨生物炭的微结构特征及其在生物基热塑性聚氨中的增强效率,通过在软段的优先嵌入
Kunal Manna1, Chaoying Wan1, Jaipal Gupta1
1Warwick Manufacturing Group (WMG), Centre for Polymers and Composites (CPC), University of Warwick, Coventry CV4 7AL, U.K.
ACS sustainable resource management
|October 1, 2025
概括
生物炭增强显著提高了生物基热塑性聚氨 (生物-TPU) 的性能. 球磨生物炭 (BBC) 的添加提高了拉伸强度和延伸度,同时也提高了热稳定性和Young.
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:
- 生物基热塑性聚氨 (生物-TPU) 是一种可持续的替代石油基聚合物.
- 提高生物TPU的机械和热性能对于扩大其应用至关重要.
- 生物炭是一种从生物质热解中获得的富含碳的材料,显示出作为增强填充剂的潜力.
研究的目的:
- 研究球磨生物炭 (BBC) 对生物TPU的增强作用.
- 描述BBC的结构和形态及其在生物TPU中的分散.
- 评估BBC对生物TPU复合材料的机械,热和形态性能的影响.
主要方法:
- 生物炭颗粒大小的减少和控制使用行星球磨.
- 使用SEM,XRD,XPS,拉曼光谱和BET分析进行BBC的表征.
- 通过化复合制造生物TPU/BBC复合材料的制造.
- 使用拉伸试验,2D SAXS和热重力测量分析 (TGA) 分析复合材料的性能.
主要成果:
- BBC优先定位在生物TPU的软段 (SS) 阶段,增强SS结晶.
- 同时提高最终抗拉强度 (高达35MPa) 和破裂延伸 (高达780%) 在2.5%的重量百分比 BBC.
- 显著增加512%的扬模量 (YM) 和改善的热稳定性 (26°C更高的温度为50%的质量损失) 在10 wt % BBC.
- 实现了8MPa的平原应力,解决了TPU设计的局限性.
结论:
- BBC作为生物TPU的有效增强填充剂,改善机械和热性能.
- 在SS阶段BBC的优先本地化是提高性能的关键.
- 优化BBC内容至关重要,以平衡物业增强,避免对性的负面影响.
