Construction of high-performance and sustainable polylactic acid composites for 3D printing applications with plasticizer

聚乳酸 增塑剂 3D打印 复合材料 材料科学 聚合物
作者
Gaoyuan Ye,Xiaochun Zhang,Hongjie Bi
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier]
卷期号:269: 132162-132162 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2024.132162
摘要

Polylactic acid (PLA) attains much attention because of its biodegradability, biocompatibility, and high strength, but its further application was remarkably hindered by its brittleness. In order to improve the toughness of PLA, a biodegradable composite was prepared by blending ductile polycaprolactone (PCL), stiff microcrystalline cellulose (MCC), and green plasticizer tributyl citrate (TBC) with PLA by melting extrusion. The physicochemical properties and microstructure of PLA composites were thoroughly investigated using FTIR, TGA, DSC, XRD, melting rheology, optical transmittance, 3d printing, tensile tests, and SEM. The tensile tests results show that introduction of TBC exhibited a remarkable improvement effect in the elongation at break of PLA/PCL/MCC (PPM) composite, increasing from 2.9 % of PPM to up to 30 % of PPM/6TBC and PPM/8TBC. Noticeably, the strength of PPM/TBC composites (at least 33.1 MPa) was enhanced compared with that of PPM (28.2 MPa). The plasticization of TBC, enhancing the compatibility of composites, and reinforcing effect of MCC were identified as pivotal factors in toughening and reinforcing PLA. Furthermore, it is observed that the incorporation of TBC contributed to enhancing thermal stability, crystallinity, and rheology property of composites. This research supplies a novel approach to bolstering the toughness of PLA and broaden its potential applications.
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