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PLA/麦秸粉塑木复合材料用于3D打印
来源: 作者: 发布日期:2019-04-10 阅读次数:493 评论数:0 收藏 打印 
近年来,3D 打印以其特殊的增材制造方式,在产品原型、珠宝制作、生物工程与医学等领域发展迅速。3D 打印主要是利用计算机构造三维结构的模型并控制材料在计算机代码的指令下一层一层堆积形成物体来实现增材制造。



目前,3D打印的成型方式多样,如选区激光烧结、光固化成型、熔融沉积成型(FDM) 等,其中由于FDM成型设备简单,易于操作而成为国内使用最为广泛的技术。适用于FDM 3D打印的材料种类以塑料为主,如聚乳酸 (PLA)、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚碳酸酯等,其中 PLA 由于具有可完全生物降解的特性而受到研究人员的广泛关注,但是PLA存在价格高的缺点。麦秸粉来源丰富可再生,对环境无污染,且价格低廉,将 PLA 与麦秸粉共混制备用于FDM 3D打印的塑木复合材料,不仅可以降低材料的成本,还可以使FDM 3D打印出的制品具备天然木质感。有研究以 PLA/麦秸粉塑木复合材料的弯曲强度与冲击强度作为评价指标,采用正交试验设计及极差分析与方差分析方法对复合材料的制备工艺进行了研究及优选,为FDM 3D打印复合材料提供理论依据。


研究结果证明:
(1) 随着麦秸粉平均粒径的增大,塑木复合材料的弯曲强度与冲击强度都呈现先上升后下降的趋势,其中冲击强度的变化尤为明显,当麦秸粉的平均粒径为120 μm 时,弯曲强度与冲击强度均达到最大值,分别为 60.51MPa与12.84kJ/m2。
(2) 随着麦秸粉含量的增加,塑木复合材料的弯曲强度与冲击强度均不断下降,当麦秸粉的添加量从1%增加到5%时,弯曲强度下降了16.41%,冲击强度下降了20.05%。
(3) 偶联剂KH550的添加可以提高塑木复合材料的弯曲强度与冲击强度,相对而言,对冲击强度的作用效果更加显著,当KH550的添加量从2%增加到8%时,冲击强度提高了 28.36%。
(4) 随着MAPP添加量的增加,塑木复合材料的弯曲强度与冲击强度均呈现先上升后下降的趋势。当添加1%的MAPP时,塑木复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为62.68MPa,11.91kJ/m2,达到最大值。

3D打印技术,又称增材制造,综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等诸多前沿技术,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。3D打印技术不仅在生产上可以实现结构优化、节约材料,还可实现复杂零件、模具的设计与制造等。因此,3D打印技术受到国内外越来越多的关注,具有广阔的发展前景。

摘编自《塑料与科技》“新型木塑3D打印材料聚乳酸/木粉复合材料的非等温结晶动力学”
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