Synergistic enhancement and spherulite growth mechanism of PLA composites by multi-dimensional mineralized cellulose nanocrystals
作者：Chao Wu , Bunan Wu , Somia Yassin Hussain Abdalkarim , Mingxin Wang , Zongjun Zou
關(guān)鍵字：Mineralized cellulose nanocrystals，Polylactic acid，Mechanical properties，Spherulite growth，Degradation
論文來源：期刊
發(fā)表時(shí)間：2025年
纖維素納米晶體 （CNC） 是生物基聚乳酸 （PLA） 的有前途的增強(qiáng)劑;然而，由于與 PLA 鏈的氫鍵不足和球晶形成的促進(jìn)不足，它們的一維 （1D） 結(jié)構(gòu)限制了它們的有效性，從而導(dǎo)致次優(yōu)分散。為了解決這個(gè)問題，本研究引入了一種新方法，通過原位 CaCO3 生長創(chuàng)建具有多維形態(tài)的礦化纖維素納米晶體 （MCNC）。MCNC 的三種變體被摻入 PLA 中，包括 MCNC3 變體，它具有 3D 立方晶體結(jié)構(gòu)，通過提供額外的成核位點(diǎn)來顯著增強(qiáng) PLA 球晶的生長。這導(dǎo)致了結(jié)晶速率的加快和晶體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，與純 PLA 相比，冷結(jié)晶溫度降低了 3.9 °C，結(jié)晶度提高了 17.1%。此外，無機(jī) CaCO? 的剛性和 CNC 的韌性通過應(yīng)力分散機(jī)制協(xié)同提高了 PLA 復(fù)合材料的機(jī)械性能，包括拉伸強(qiáng)度提高 34.6%，斷裂伸長率提高 84.3%，同時(shí)增強(qiáng)了透水性和更快的降解速率。總體而言，本研究提出了一種新穎的多維加固策略，以有效解決傳統(tǒng) CNC 的限制，提供全面的改進(jìn)，使 PLA/MCNC 成為農(nóng)用地膜和可持續(xù)包裝解決方案的可行環(huán)保替代品。