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Erschienen in: Progress in Additive Manufacturing 4/2022

24.01.2022 | Full Research Article

Bio-composites for fused filament fabrication: effects of maleic anhydride grafting on poly(lactic acid) and microcellulose

verfasst von: Daniele Rigotti, Luca Fambri, Alessandro Pegoretti

Erschienen in: Progress in Additive Manufacturing | Ausgabe 4/2022

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Abstract

Composite filaments consisting of poly(lactic acid) (PLA) and micro crystalline cellulose (MCC) were successfully used for additive manufacturing (AM) by fused filament fabrication (FFF). PLA and MCC bio-composites were obtained by direct mixing in a melt compounder; maleic anhydride (MAH) was also grafted onto PLA in reactive mixing stage to evaluate its effect on the final properties of the printed material. Filaments with various concentrations of MCC (up to a maximum content of 10 wt%) were produced with a single screw extruder and used to feed a commercial desktop FFF printer. Upon grafting of PLA with MAH, a more coherent interfacial morphology between PLA and MCC was detected by electron microscopy analysis. The thermal degradation of the PLA was unaffected by the presence of MCC and MAH. According to differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis results, micro-cellulose acted as nucleating agent for PLA. In fact, the crystallization peak shifted towards lowers temperature and a synergistic effect when MCC was added to PLA grafted with MAH was observed possibly due to the increase of the chain mobility. Micro-cellulose led to an increase in the stiffness of the material in both filaments and 3D printed specimen; however, a different fracture behavior was observed due to the peculiar structure of printed samples.

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Literatur
15.
Zurück zum Zitat Sun J, Shen J, Chen S, Cooper M, Fu H, Wu D, Yang Z (2018) Nanofiller reinforced biodegradable PLA/PHA composites: current status and future trends. Polymers 10(5):505CrossRef Sun J, Shen J, Chen S, Cooper M, Fu H, Wu D, Yang Z (2018) Nanofiller reinforced biodegradable PLA/PHA composites: current status and future trends. Polymers 10(5):505CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Rzayev Z (2011) Graft copolymers of maleic anhydride and its isostructural analogues: high performance engineering materials. High Performance Engineering Materials. 1105.1260 Rzayev Z (2011) Graft copolymers of maleic anhydride and its isostructural analogues: high performance engineering materials. High Performance Engineering Materials. 1105.1260
Metadaten
Titel
Bio-composites for fused filament fabrication: effects of maleic anhydride grafting on poly(lactic acid) and microcellulose
verfasst von
Daniele Rigotti
Luca Fambri
Alessandro Pegoretti
Publikationsdatum
24.01.2022
Verlag
Springer International Publishing
Erschienen in
Progress in Additive Manufacturing / Ausgabe 4/2022
Print ISSN: 2363-9512
Elektronische ISSN: 2363-9520
DOI
https://doi.org/10.1007/s40964-022-00264-z

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