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
關鍵字：Mineralized cellulose nanocrystals，Polylactic acid，Mechanical properties，Spherulite growth，Degradation
論文來源：期刊
發表時間：2025年
纖維素納米晶體 （CNC） 是生物基聚乳酸 （PLA） 的有前途的增強劑;然而，由于與 PLA 鏈的氫鍵不足和球晶形成的促進不足，它們的一維 （1D） 結構限制了它們的有效性，從而導致次優分散。為了解決這個問題，本研究引入了一種新方法，通過原位 CaCO3 生長創建具有多維形態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 立方晶體結構，通過提供額外的成核位點來顯著增強 PLA 球晶的生長。這導致了結晶速率的加快和晶體結構的優化，與純 PLA 相比，冷結晶溫度降低了 3.9 °C，結晶度提高了 17.1%。此外，無機 CaCO? 的剛性和 CNC 的韌性通過應力分散機制協同提高了 PLA 復合材料的機械性能，包括拉伸強度提高 34.6%，斷裂伸長率提高 84.3%，同時增強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 CNC 的限制，提供全面的改進，使 PLA/MCNC 成為農用地膜和可持續包裝解決方案的可行環保替代品。