最近在一篇文章发表在开放获取期刊聚合物,研究人员讨论小说的发展聚乳酸(PLA)派生biocomposites利用真菌生物量。
研究:真菌生物质能的应用发展的新聚丙醇酸碱度Biocomposites聚乳酸纤维。图片来源:John_Silver / Shutterstock.com
背景
尽管利用石油聚合物复合材料方便的满足许多应用程序的性能标准,它面临的许多重大挑战。结果,解决这些困难的一个可能的解决方案是使用聚合物来自可再生资源(生物聚合物),这可能是容易处理或回收后使用寿命而不影响环境。解放军是其中一个最有前途的商业市场上可访问的生物聚合物,并在广泛的工程,科学和技术的应用程序。
真菌生物量(神奇动物)(A)洗后/脱水和干燥/研磨后(B)。图片来源:Asadollahzadeh, M et al .,聚合物
尽管如此,解放军的效用是有限的由于其热稳定性低,内在脆弱性,冲击强度低,结晶速度缓慢,相对较高的生产成本。官能团的大量存在于真菌生物量(神奇动物)使它成为一个有前途的候选人转换为新的操作biobased材料。亚博网站下载
由于其复杂的内容,这主要是由蛋白质、纤维、和其他组件,真菌菌丝体生物量由有机残留物/浪费biobased材料制造的一个合适的选择。亚博网站下载FB的独特属性表明,它可以作为一个混合组件在高度受欢迎的biocomposites。然而,没有研究了制造和表征FB-PLA biocomposites。
关于这项研究
在这项研究中,作者讨论了效用相结合的解放军和FB,大规模发酵过程的副产品,在创建增强的复合材料,坚持biobased循环经济概念。micro-compounder用于PLA / FB复合材料,然后射出成型后添加柠檬酸三乙酯(TEC)作为biobased增塑剂。几个方法被用于调查的影响以10和20 wt. % FB和TEC 5、10和15 wt. %浓度在热、机械、和表面biocomposites的属性。
研究者确定影响的力学性能和抗拉强度值的解放军和准备PLA-based复合材料。利用热重分析(TGA)研究的热降解行为整洁的解放军,FB, PLA-based复合标本。
差示扫描量热计(DSC)是用来确定整洁的解放军的热性能和PLA-based复合标本在氮气氛中净化气体。拉伸断口表面的标本,扫描电子显微镜(SEM)技术被用来评估FB粒子的分布矩阵和界面附着力。yabo214
TG和壳体曲线(A)真菌的生物量、(B)整洁的解放军,解放军(C) / 10% tec, (D)解放军fb / tec 10% / 10%,和(E)解放军tec fb / 20% / 10%。图片来源:Asadollahzadeh, M et al .,聚合物
团队使用了一种光学表面张力计评估5 l水滴的接触角在生产复合材料估算复合材料表面的润湿性。添加FB的影响和TEC解放军接触角和机械特性是评估通过使用一个单向方差分析(方差分析)在95%的置信水平。确定每个特征的相关性,假定值参数使用。
观察
结果表明,添加10%和20%的FB解放军/ TEC导致有些粗糙,粗糙的表面。55.94°C的玻璃化转变温度是决定最高的清洁计划。16.17°C的温度估计的最低解放军tec fb / 20% / 15%。
由于存在不同的组件在FB兼容性和贫穷之间的色散矩阵和FB组件,热降解的复合材料组成的FB发生在三个区域约200,290,360 - 380°C。解放军,另一方面,是只在一个步骤中退化,最高降解温度为358°C。此外,解放军/ TEC混合有微弱的和广泛的峰值约200 - 230°C,这是由于所得到的低分子量TEC增塑剂的崩溃。
断裂部分,解放军/ FB / TEC复合材料粗糙表面。增加FB和TEC、抗拉强度和杨氏模量开始下降,但断裂伸长率和冲击强度开始增加。断裂伸长率是最低的。、3.84%和最大,也就是说。,224% in the plain PLA and bio-composite comprised of 10% FB and 15% TEC, respectively. When compared to clean PLA, the crystallization, glass transition, and melting temperatures for all blends including FB were pushed toward lower values.
微观的图片(A)整洁的解放军,(B)增塑的解放军TEC 10%, (C) PLA-based样品混合FB TEC 10%和10%,FB, TEC (D) 10%和20%。箭头显示biocomposites差距和空洞。图片来源:Asadollahzadeh, M et al .,聚合物
结论
总之,该研究阐明,添加TEC和FB的机械和热性能有很大的影响。中国人民解放军矩阵被证明没有增强效果;然而,TEC和FB PLA复合更加韧性。
作者只提到,当前的研究概述的属性PLA-derived biocomposites,这可能会发生显著的变化取决于起始原料。他们还指出,进一步加强力量素质的最终biocomposite,未来研究表面改性的影响FB和/或耦合剂通过嫁接在FB和中国人民解放军之间的依从性和兼容性矩阵是必要的。
源
Asadollahzadeh, M。Mahboubi,。,Taherzadeh, M. J., et al. Application of Fungal Biomass for the Development of New Polylactic Acid-Based Biocomposites. Polymers 14(9) 1738 (2022).https://www.mdpi.com/2073-4360/14/9/1738
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