青島科技大學史新妍教授團隊在3D列印可生物降解材料取得新進展

2020-09-09 小材科研

由於塑料製品的應用領域不斷擴大，廢棄塑料所帶來的環境問題也在逐年加重。因此，可生物降解高分子材料成為材料科學界在環境保護方面所關注的熱點與難點。3D列印作為一種快速發展的數位化成型技術，在不依靠模具製造複雜製品，特殊功能製件的快速成型和多材料（梯度材料）複雜幾何結構成型方面具有無法比擬的優勢。

近日，青島科技大學高分子學院史新妍教授團隊在可生物降解材料3D列印方面取得新進展，團隊相關工作以「Manipulating Phase Structure of Biodegradable PLA/PBAT System: Effects on Dynamic Rheological Responses and 3D printing」（DOI：10.1016/j.compscitech.2020.108399）為題發表於期刊《Composites Science and Technology》（一區TOP期刊，IF=7.09）上，該論文以青島科技大學為唯一通訊單位，博士生呂陽為第一作者，史新妍教授為通訊作者。

課題組採用可生物降解彈性體聚己二酸-對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）對聚乳酸（PLA）進行共混增韌改性，並自製PLA-g-GMA作為PLA/PBAT的高效增容劑，最後通過3D列印進行結構調控制備出具有優異力學性能的啞鈴型試樣。研究表明隨著增容劑含量的增多，PLA/PBAT相容性逐漸變好。加入10wt%增容劑後PLA/PBAT體系（下稱PLA/PBAT/10）內部分子鏈纏結程度達到最大，複數粘度和熔體強度最高，兩相結合能力最強。較PLA相比，PLA/PBAT/10共混物注塑試樣斷裂伸長率提高超過100倍。此外，增容劑的加入可以顯著提升3D列印層間結合強度，通過3D列印調整材料宏觀和微觀的取向使PLA/PBAT/10具有高達43MPa的拉伸強度和超過200%斷裂伸長率，不僅遠大於注塑試樣的拉伸強度（34MPa），更高於同期文獻研究水平。

該工作得到山東省自然科學基金等項目的支持。

來源：青島科技大學

論文連結

https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108399

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