Miglioramento delle proprietà meccaniche per la produzione additiva basata su estrusione di poli (acido lattico) mediante ricottura e miscelazione con poli (3-idrossibutirrato)

Focus sul miglioramento delle proprietà meccaniche del PLA con aggiunta di poli (3-idrossibutirrato)

In ” Miglioramento delle proprietà meccaniche per la produzione additiva basata su estrusione di poli (acido lattico) mediante ricottura e miscelazione con poli (3-idrossibutirrato) “, i ricercatori dell’Università di Gand in Belgio e l’ Università di Sichuan in Cina esplorano nuovi modi per perfezionare la stampa 3D con PLA.

Pur sottolineando le innovazioni finora prodotte tramite i polimeri, gli autori spiegano anche che per l’uso dell’estrusione nei processi di produzione additiva, mancano polimeri disponibili in commercio.

Precedenti ricercatori hanno studiato il potenziale di ABS e PLA, oltre a molti altri materiali termoplastici; tuttavia, una delle maggiori limitazioni riscontrate nelle parti prodotte con tali materiali risiede nelle proprietà meccaniche “insoddisfacenti”. Esistono tre modi principali per migliorare le prestazioni:

Fibre e stucchi rinforzati e rinforzati
Ricottura di polimeri
Miscelazione con un agente nucleante o polimeri come i poliidrossialcanoati (PHA)
Tuttavia, indipendentemente dall’ottimizzazione delle prestazioni, gli utenti devono considerare sia i problemi di livello che quelli di riempimento. In questo studio in generale, i ricercatori hanno continuato a valutare come migliorare il PLA con un elenco di tecniche, per includere:

Calorimetria a scansione (DSC)
Analisi della diffrazione di raggi X (XRD)
Microscopio polarizzante (POM)
Microscopia elettronica a scansione
“In particolare, PLA e PHB sono biodegradabili; quindi, il materiale può entrare liberamente nell’eco-ciclo. Pertanto, il presente studio ha colmato il divario nell’applicazione delle ottimizzazioni di elaborazione convenzionali nel campo della stampa 3D, tenendo conto della sostenibilità “, hanno spiegato i ricercatori.

Parametri di stampa

Entrambe le ossa di cane (tipo 1BA, ISO527) e le barre di impatto (100 × 10 × 4 mm, ISO 179) sono state create con PLA sia vergine che miscelato. I ricercatori hanno fabbricato i campioni su una stampante 3D Felix 3.0 , rilevando un picco di ricristallizzazione a temperature elevate e opacità nelle barre di PLA dopo la ricottura. Il team era anche ottimista sul fatto che le banche di cristallo mostrate potessero essere “utili” alla forza interfacciale, migliorando la forza dell’impatto.

“I campioni di PLA ricotto erano caratterizzati da forti picchi di riflessione di (200/110) e (203) rispettivamente a 17.3 ° e 19.6 °, che sono coerenti con gli aumenti osservati con DSC ( X c > 50% per i campioni ricotti). I valori di picco erano anche coerenti con i valori riportati in altri studi ed erano indicativi di un tipico cristallo ortorombico. Sono stati anche osservati deboli riflessi a 15.8 ° e 25.3 ° appartenenti al piano (010) e (116) “, hanno affermato i ricercatori.

È stata riscontrata una maggiore rugosità nelle superfici di frattura del PLA / PHB, rispetto al PLA pulito. Dopo la ricottura, è rimasto grossolano. Hanno anche spiegato che la creazione di un composito nella combinazione di PHB e PLA ha comportato la possibilità di stampare a una temperatura più bassa e vedere una tenacità raffinata, nonché una temperatura di rammollimento Vicat.

“PHB è stato quindi un buon integratore per migliorare la fluidità e le proprietà termiche del PLA. La miscela PLA / PHB ha mostrato un modulo di trazione e una sollecitazione inferiori rispetto al solo PLA a causa della rigidità intrinseca inferiore del PHB e della scarsa miscibilità tra PLA e PHB “, hanno concluso i ricercatori.

“Nel frattempo, la tensione alla rottura è aumentata con l’introduzione di una seconda fase. Il modulo e la resistenza della miscela PLA / PHB sono notevolmente migliorati dopo la ricottura, grazie alla struttura rafforzata della fase PLA promossa dalla cristallizzazione ricottura mediata dalla ricottura. La presenza di PHB ha migliorato il VST del PLA, che è mantenuto ad un livello elevato per la miscela PLA / PHB prima e dopo la ricottura attraverso la facilitazione della cristallizzazione nella miscela da parte di PHB. ”