超声处理碱木质素制备木质素纳米颗粒
3D打印应用广泛但打印材料机械性能差,添加传统填料存在问题,生物填料可解决这些问题。木质素作为生物填料有应用潜力,但直接添加到紫外固化树脂存在分散性和稳定性问题。将木质素转化为脂质纳米粒可解决这些问题,且已有研究表明脂质纳米粒有助于改善紫外固化树脂性能。
实验结果与讨论
脂质纳米粒的表征:超声功率和时间增加,木质素颗粒粒径减小,超声时间延长使粒径分布更窄;脂质纳米粒的zeta电位更负,稳定性更好。傅里叶变换红外光谱学表明超声不影响木质素芳香性,但会使其氧化产生更多羟基和羰基。紫外-可见光谱显示超声破坏了木质素共轭体系,减弱了其在405nm处对光固化的阻碍作用。
脂质纳米粒/丙烯酸酯紫外固化树脂的表征:脂质纳米粒在丙烯酸树脂中分散稳定性良好;脂质纳米粒添加量为2.0wt%时,复合材料机械性能最佳,过多添加会导致性能下降。扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱学等表征显示脂质纳米粒均匀嵌入丙烯酸酯基体,增强了界面相互作用,且不影响基体化学和结晶行为。脂质纳米粒的添加提高了复合材料热稳定性。
脂质纳米粒/丙烯酸酯紫外固化树脂的数字光学处理打印性能:脂质纳米粒含量增加使树脂粘度上升,2.0wt%脂质纳米粒的树脂打印性能良好,打印精度高,能打印精细结构,且对光有一定阻隔能力,在实际应用中表现出色。
超声处理碱木质素可制备出粒径减小、结构基本不变的脂质纳米粒,其在丙烯酸树脂中分散均匀、稳定性高。添加2.0wt%脂质纳米粒可显著提高复合材料机械性能和热稳定性。脂质纳米粒/丙烯酸酯紫外固化树脂适用于商业数字光学处理3D打印机,打印性能优异,为木质素高值化利用提供了新方法。
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