研究人員通過SLS技術制造出可生物降解的PBAT基復合材料

導讀：由于使用傳統(tǒng)聚合物所產生的嚴重環(huán)境問題，人們對可生物降解聚合物的興趣日益濃厚，這促使工業(yè)界和學術研究人員不斷開發(fā)創(chuàng)新、更可持續(xù)的聚合物材料。

2024年6月10日，南極熊獲悉，來自意大利都靈理工大學的研究人員利用農業(yè)廢棄物填料通過選擇性激光燒結 (SLS) 技術成功開發(fā)出可生物降解的 PBAT 基復合材料。該工藝利用玉米副產品和葡萄酒生產殘渣作為 PBAT 基質中的生物填料。

相關研究以題為“3D printing of PBAT-basedcomposites filled with agro-wastes via selective laser sintering/通過選擇性激光燒結填充農業(yè)廢棄物的 PBAT 基復合材料的 3D 打印”的論文被發(fā)表在《European Polymer Journal》期刊上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2024.113197

△打印出來的各種 PBAT 基復合材料。（圖片來源：都靈理工大學）

在這項研究中，將來自農業(yè)廢棄物的生物填料與 PBAT 等可生物降解基質結合使用的優(yōu)勢與增材制造 (AM) 的優(yōu)勢相結合。具體來說，本研究的創(chuàng)新之處是首次制備完全可生物降解的 PBAT基復合粉末，用于通過選擇性激光燒結 (SLS) 打印具有復雜幾何形狀的塊狀樣品。

SLS 被認為是聚合物加工領域較有前景的一項增材制造技術，因為它可以保證獲得高幾何精度和表面質量的零件，并實現(xiàn)具有良好復雜性和靈活性的零件，而無需支撐結構或后處理。

PBAT 基質復合粉末是通過將乳液溶劑工藝獲得的球形顆粒與來自食品農業(yè)廢棄物的兩種不同生物填料混合而制備的：玉米副產品和來自葡萄酒生產的填料。

△用于生物基復合材料制備的純PBAT粉末（a）、玉米廢料GTF（b）和葡萄酒廢料WPL-DH（c）的形態(tài)。

研究人員首先采用乳液溶劑工藝制備 PBAT 基復合粉末，獲得適用于 SLS 的球形顆粒。復合材料在打印時表現(xiàn)出良好的尺寸精度和結構復雜性。采用 TGA、DSC、SEM 和 DMA 等表征方法評估復合材料的熱性能、形態(tài)性能和機械性能。

將生物填料引入 PBAT 可降低材料成本并保持生物降解性。生物基復合材料的結構復雜性增加，并且易于加工，尺寸定義和孔隙率良好。

這項研究證明了在可生物降解聚合物中使用農業(yè)廢棄物填料進行增材制造的潛力。這種方法提供了一種經濟高效且可持續(xù)的傳統(tǒng)聚合物材料替代品。這項研究可能在生物醫(yī)學應用中特別有益。