基于FDM的生物质复合材料制备及性能表征

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:arlunfly
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为拓展农林剩余物的高值清洁利用领域、壮大3D打印耗材家族,基于响应面试验设计与分析方法,通过混炼、挤出成形等手段制备可降解的PLA/木质粉末复合线材,并通过实际应用优化3D打印参数,制备出可望商业应用的1.75mm规格PLA/桉木粉末复合线材。完成的主要工作与创新如下:(1)通过对自制含水率为10%-15%、粒度<0.15mm的桉木、麦秆、稻壳粉末与聚乳酸(PLA)的混炼,发现PLA/桉木粉复合材料的力学性能最优。(2)应用响应面法,借助挤压成形等工序对PLA/桉木粉复合材料进行聚乙烯辛烯(POE)接枝改性,制备的可降解PLA/桉木粉复合材料的拉伸强度、弯曲强度与预测值高度吻合,分别达到了 31.27MPa、41.63MPa,其挤压成形温度、桉木粉末配比与POE含量的最优值为:挤出温度170℃、桉木粉末配比15.6%、POE 含量 5.1%。(3)借助单螺杆挤出法制备的1.75mm规格可降解PLA/桉木粉复合线材经3D打印实践与分析,得到了 FDM 3D打印主要工艺参数的推荐值:打印温度210℃、打印层高0.3mm、打印填充率60%、打印速度30mm·s-1;按主要工艺参数推荐值打印制作的烟灰缸、花盆、夹具等作品的外观质量明显优于工艺参数偏离值打印作品。(4)借助扫描电镜对桉木粉末、PLA/桉木粉混炼复合材及其接枝改性材的挤压试件进行了断口形貌观察分析,发现三种试件的断口的韧性断裂特征呈渐进趋势,经接枝改性的PLA/桉木粉复合材料挤压试件的韧性断裂特征最明显。(5)对PLA/桉木粉混炼复合料、1.75mm规格可降解PLA/桉木粉末复合线材及其3D打印试件材质进行了热重分析与红外光谱仪,发现PLA与桉木粉末间的结合界面经马来酸酐接枝改性得到了明显改善,使PLA/桉木粉复合线材的力学性能与耐候性得到明显提升,可望获得商业应用。
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