番茄茎废物的价值化:生物炭作为三维打印PLA复合材料中的填充物

科学领域:

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• 可持续化学 可持续化学
• 废弃物价值化 废弃物价值化 废弃物价值化

背景情况:

• 农业废物,如番茄茎,面临着处置方面的挑战.
• 将废弃物流转化为有价值的材料符合循环经济原则.
• 聚乳酸 (PLA) 是一种可生物降解的聚合物,在3D打印中应用越来越多.

研究的目的:

• 为了将番茄茎废弃物转化为生物炭.
• 为了将生物炭纳入PLA复合材料中,用于化丝制造 (FFF) 3D打印.
• 评估生物炭对3D打印PLA复合材料的机械和热力学性能的影响.

主要方法:

• 慢速热解被用来从番茄茎中生产生物炭.
• 生物炭-PLA复合纤维使用融挤出制造,其生物炭含量各不相同 (5%和7.5%).
• 使用不同灌装图案 (同心和直线) 的化丝制造 (FFF) 进行了3D打印.
• 进行了机械测试 (柔性特性) 和动态机械分析 (DMA).

主要成果:

• 来自番茄茎的生物炭表现出有利的物理化学特性 (高表面积,小颗粒大小).
• 添加生物炭稍微增加了PLA的玻璃化过渡温度.
• 通过添加生物炭,PLA复合材料的柔性性能得到了改善.
• 动态机械分析表明,5%生物炭的复合材料在玻璃状区域的储存模块增强,这表明硬度增加.

结论:

• 番茄茎衍生生物炭可以有效地作为PLA复合材料中的可持续填充剂.
• 开发的复合材料显示出在3D打印应用中使用的潜力.
• 这种方法有助于废物利用和开发更可持续的材料,减少对环境的影响.