PLA/废咖啡渣生物复合材料：黏附与微机械变形过程

《Polymer》：PLA/Spent Coffee Grounds Biocomposites: Adhesion and Micromechanical Deformation Processes

　　- 咖啡渣（SCG）的含量决定了PLA/SCG复合材料的力学与微力学响应。- 声发射分析识别了复合材料变形过程中不同的损伤过程。- 界面脱粘和颗粒相关的失效促进了复合材料损伤的演变。- 马来酸酐接枝PLA（MAPLA）略微改善了界面载荷传递并延缓了界面损伤。- 低分子量SCG组分对PLA起到增塑作用。**章节摘要****引言**由于具有优良的特性，塑料在过去一个世纪中已渗透到生活的几乎所有领域，并已成为不可或缺的材料。与传统结构材料相比，其优势包括低密度、高度可调的性能以及加工便捷高效。其成功的主要原因之一在于其出色的性价比。塑料日益增长的需求也带来了相当大的挑战[1]。塑料**材料与复合材料的制备**本研究使用的PLA为Ingeo 4032D级（NatureWorks公司，美国明尼苏达州明尼托纳，*M*_*n* = 88 500 g/mol，*M*_*w*/*M*_*n* = 1.8）。该聚合物的D-异构体含量低于2%，密度为1.24 g/cm3。其在190°C、2.16 kg载荷下的熔体流动指数为3.9 g/10 min。马来酸酐接枝PLA偶联剂（MAPLA）由本实验室合成，制备方法的详细描述见我们的一篇出版物[51]。用于接枝反应的PLA为Ingeo 3251D级。**结果与讨论**粉末的颗粒结构可以通过多种参数来表征，其中最常用的参数之一是平均粒径。然而，除平均粒径外，粒径分布也至关重要，因为较大颗粒更容易发生脱粘，而较小颗粒则容易团聚。本研究使用的咖啡渣的粒径分布通过激光衍射法测定，如图1所示。体积加权平均**结论**本研究的目标是对填充废咖啡渣的PLA复合材料中的界面相互作用和失效机制进行详细表征。所有复合材料均采用双螺杆共混机制备，测试试样通过注塑机加工成型。随后对复合材料的性能进行了研究，分别考察了添加和未添加MAPLA偶联剂的情况。在添加SCG后观察到刚度略有增加。然而，**作者贡献声明****Judit Budai：** 研究、数据整理。**András Bartos：** 资源、研究、形式分析。**Alfréd Menyhárd：** 撰写——初稿、方法论、概念化。**János Móczó：** 撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、方法论、数据整理、概念化。**利益冲突声明**? 作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。**致谢**作者感谢Bálint Imre和Barnabás Kanyar在样品制备和测量方面提供的技术支持。Judit Budai感谢由文化与创新部及布达佩斯技术与经济大学资助、并与国家研究、开发与创新署签订拨款协议的卓越博士奖学金计划（DCEP）所提供的支持。Judit Budai|András Bartos|Alfréd Menyhárd|János Móczó