VLASTNOSTI A ŠTRUKTÚRA P3HB-CO-4HB STRÚN PRE 3D TLAČ

Properties and structure of P3HB-CO-4HB filaments for 3D printing

abstract

Slovak

FDM je proces aditívnej výroby, ktorý umožňuje vytvárať vysoko presné komplexné trojrozmerné objekty pre širokú škálu aplikácií. Princípom FDM je extrúzia roztavenej struny, postupné ukladanie vrstiev a ich tuhnutie. Potenciálne aplikácie vo farmaceutických a lekárskych odboroch si vyžadujú vývoj biodegradovateľných a biokompatibilných termoplastov na spracovanie strún. V tejto práci sa skúmal potenciál strún z poly(3-hydroxybutyrát-ko-4-hydroxybutyrátu) (P3HB-co-4HB) pre FDM z hľadiska ich tepelnej stability. Reologické a mechanické vlastnosti kopolyméru sa upravili pridaním zmäkčovadiel alebo zmiešaním s PLA. Tepelná stabilita zmesí bola študovaná pomocou termogravimetrickej analýzy a reologických analýz sledovaním časovo závislých zmien komplexnej viskozity vzoriek taveniny. Plastifikácia P3HB-co-4HB mierne bránila jeho tepelnej degradácii, ale nejlepší stabilizačný účinok sa zistil v prípade kopolyméru zmiešaného s PLA. Celkovo reologické, tepelné a mechanické vlastnosti preukázali, že plastifikovaný P3HB-co-4HB je potenciálny kandidát biodegradovateľného polyméru pre FDM procesy.

FDM is an additive manufacturing process that allows the creation of highly accurate complex three-dimensional objects for a wide range of applications. The principle of FDM is extrusion of molten string, gradual deposition of layers and their solidification. Potential applications in the pharmaceutical and medical fields require the development of biodegradable and biocompatible thermoplastics for string processing. In this work, the potential of poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (P3HB-co-4HB) strings for FDM was investigated in terms of their thermal stability. The rheological and mechanical properties of the copolymer were adjusted by adding plasticizers or mixing with PLA. The thermal stability of the mixtures was studied by thermogravimetric analysis and rheological analyzes by monitoring the time-dependent changes in the complex viscosity of the melt samples. Plasticization of P3HB-co-4HB slightly prevented thermal degradation, but the best stabilizing effect was found for the copolymer mixed with PLA. In conclusions, rheological, thermal, and mechanical properties have shown that plasticized P3HB-co-4HB is a potential candidate for a biodegradable polymer for FDM processes.

Polyhydroxyalkanoáty, polylaktid, 3D tlač

Polyhydroxyalkanoates, polylactide, 3D printing

Špitálský, Z., Kováčová, M., Kovalčík, A.

6. 9. 2021

Slovenská chemická spoločnosť a Česká společnost chemická

Horný Smokovec

138

138

1