基于PLA的3D打印聚合物复合材料的生物降解性与特性研究：该复合材料采用纤维素基的大麻/肯纳夫纤维以及椰子/核桃填料作为增强材料

《Polymer Composites》：Biodegradation and Characterization of 3-D Printed PLA-Based Polymer Composites Reinforced With Cellulose Based Hemp/Kenaf Fibers and Coconut/Walnut Fillers

本研究利用剑麻、亚麻、椰子和核桃壳等纤维素基生物纤维与聚乳酸（PLA）复合，开发适用于3D打印的生物复合材料。通过降解分析、热力学测试及机械性能评估，发现不同填料组合对降解率、水吸收、热导率和力学性能（如拉伸强度70.36MPa、弯曲强度72.27MPa）具有显著影响，其中椰子/核桃壳/PLA复合材料的变形率最低，而混合剑麻/亚麻/PLA/核桃壳复合材料表现出最佳综合性能。

　　

摘要

本研究探讨了以纤维素为基础的生物纤维（如大麻、 Kenaf、椰子和核桃）与聚乳酸（PLA）结合制备生物复合材料的可能性。将大麻、Kenaf、椰子和核桃填充物与聚乳酸（PLA）基体熔合成纤维，用于3D打印。在常规土壤和堆肥土壤中分别对样品进行了30天、60天、90天和120天的生物降解测试。同时使用X射线衍射和热分析技术对样品进行了研究。本研究还进行了机械性能测试，以探讨这些复合材料的实际应用潜力。在100%堆肥条件下，所有复合材料的降解速率均达到最高水平。Kenaf/PLA/椰子壳复合材料的吸水率最高，为7.6%；而加入核桃填充物后，大麻和Kenaf纤维的吸水率均有所降低。在热重分析中，椰子壳/核桃壳/PLA复合材料在300°C至400°C范围内的最大变形率为57.619%，而大麻/PLA/核桃壳复合材料的最大变形率为32%。大麻/PLA/核桃壳复合材料的导热率为32.14 Wm^?1·K^?1，而椰子壳/核桃壳/PLA复合材料的导热率最低，为12.29 Wm^?1·K^?1。在制备的样品中，混合型的大麻/Kenaf/PLA/核桃壳复合材料表现出优异的拉伸强度和冲击强度，分别为70.36 MPa和21.9 kJ/mm²；其弯曲强度最高，达到72.27 MPa。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。