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Improved performance of poly(lactic acid) nanocomposites with poly(butyl acrylate)-modified cellulose nanowhiskers
Polymer Composites ( IF 4.8 ) Pub Date : 2023-08-10 , DOI: 10.1002/pc.27643 Xuan Wang 1, 2 , Limei Song 1 , Xuehua Zhou 3
Polymer Composites ( IF 4.8 ) Pub Date : 2023-08-10 , DOI: 10.1002/pc.27643 Xuan Wang 1, 2 , Limei Song 1 , Xuehua Zhou 3
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Poly(butyl acrylate) (PBA) was grafted onto cellulose nanowhiskers (CNW) via transesterification in an ionic liquid and solution polymerization in water. Fourier-transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, thermogravimetric analysis, x-ray photoelectron spectroscopy, and x-ray diffraction were used to determine the structure and morphology of the PBA-modified CNW (CNW-g-PBA). Poly(lactic acid) (PLA)/CNW-g-PBA nanocomposites were prepared by solution casting. The inclusion of CNW-g-PBA significantly increased the composite strength, toughness, and thermal stability. The maximum tensile strength and elongation-at-break values were approximately 28% and 268%, respectively, higher than those of PLA. The fracture surface showed typical ductile fracture characteristics. The glass-transition temperature raised from 56.7 for PLA to 60.3°C for CNW-g-PBA (5 wt% PBA), and the crystallinity rose from 1.6% to 10.3%. These findings show that the modification of nanowhiskers increased their compatibility with, and dispersion in, PLA. These results show that a combination of surface-functionalized CNWs and PLA provides biocomposites with a broad range of applications, for example, in packaging and biomedical products.
中文翻译：
聚丙烯酸丁酯改性纤维素纳米晶须改善聚乳酸纳米复合材料的性能
通过离子液体中的酯交换反应和水中的溶液聚合，将聚丙烯酸丁酯（PBA）接枝到纤维素纳米晶须（CNW）上。使用傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱和X射线衍射来确定PBA修饰的CNW（CNW-g-PBA）的结构和形貌。采用溶液浇铸法制备了聚乳酸（PLA）/CNW-g-PBA纳米复合材料。CNW-g-PBA 的加入显着提高了复合材料的强度、韧性和热稳定性。最大拉伸强度和断裂伸长率值分别比 PLA 高约 28% 和 268%。断口呈现典型的韧性断裂特征。CNW-g-PBA（5 wt% PBA）的玻璃化转变温度从 PLA 的 56.7°C 升高到 60.3°C，结晶度从 1.6% 升高到 10.3%。这些发现表明，纳米晶须的改性提高了它们与 PLA 的相容性和分散性。这些结果表明，表面功能化 CNW 和 PLA 的组合为生物复合材料提供了广泛的应用，例如在包装和生物医学产品中。
更新日期：2023-08-10
中文翻译：
聚丙烯酸丁酯改性纤维素纳米晶须改善聚乳酸纳米复合材料的性能
通过离子液体中的酯交换反应和水中的溶液聚合，将聚丙烯酸丁酯（PBA）接枝到纤维素纳米晶须（CNW）上。使用傅里叶变换红外光谱、透射电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱和X射线衍射来确定PBA修饰的CNW（CNW-g-PBA）的结构和形貌。采用溶液浇铸法制备了聚乳酸（PLA）/CNW-g-PBA纳米复合材料。CNW-g-PBA 的加入显着提高了复合材料的强度、韧性和热稳定性。最大拉伸强度和断裂伸长率值分别比 PLA 高约 28% 和 268%。断口呈现典型的韧性断裂特征。CNW-g-PBA（5 wt% PBA）的玻璃化转变温度从 PLA 的 56.7°C 升高到 60.3°C，结晶度从 1.6% 升高到 10.3%。这些发现表明，纳米晶须的改性提高了它们与 PLA 的相容性和分散性。这些结果表明，表面功能化 CNW 和 PLA 的组合为生物复合材料提供了广泛的应用，例如在包装和生物医学产品中。
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