随着新兴高科技制造工业的发展与推广,3D打印技术已成为目前国内外重点研究领域。然而,作为核心技术之一的3D打印材料在目前市场上的供应形势较为严峻,并逐渐成为制约3D 打印技术发展的关键因素之一。因此,研究制备一种新型绿色环保可降解的3D打印线材可以大大促进发展3D打印技术的发展。木塑复合材料作为目前国内外应用较为广泛的材料,不仅能降低3D打印线材的成本,还能合理利用木材加工剩余物,提升资源利用率。本论文将木塑复合材料与3D打印技术相结合,研制出一种木粉/聚乳酸(PLA)复合3D打印线材,并对该线材从配方的选择、挤出工艺参数的优化以及线材耐老化性能的确定进行研究,研究内容与结果如下:(1)木粉/PLA复合3D打印线材增塑剂种类的确定以杨木粉与PLA为主要原料,甘油和柠檬酸三丁酯为增塑剂,利用熔融挤出法制备了木粉/PLA复合3D打印线材。研究了相同增塑剂含量条件下不同增塑剂种类对木粉/PLA复合3D打印线材熔融流动性、界面相容性、力学性能、吸水率及热稳定性的影响。通过各项性能测试得出在相同含量增塑剂条件下,柠檬酸三丁酯较其他增塑剂种类能更好的降低线材中聚乳酸的结晶度,提升线材的相容性,进而使得柠檬酸三丁酯组线材的拉伸强度、吸水率及热稳定性较甘油组有明显的提升,综合各项性能,最终确定线材的增塑剂种类为柠檬酸三丁酯。(2)木粉/PLA复合3D打印线材挤出工艺参数的优化在确定增塑剂种类的基础上,以3D打印线材制备的试件作为研究对象,首先通过单因素实验选取单螺杆挤出机挤出温度、木粉含量和增塑剂含量为自变量,试件拉伸强度为响应值,采用中心组合设计的方法研究了各自变量及其交互作用对试件拉伸强度的影响。利用响应曲面分析方法建立了拉伸强度的二次多项数学模型,并根据实际选择响应曲面方程,利用最小二乘法估计相应的系数,剔除最不显著因素,建立最终的数学预测模型。通过响应曲面法优化得出的最佳挤出温度、增塑剂含量、木粉含量分别为172.6℃、4%和14.1%;此时试件的拉伸强度为24.23MPa,这一数值较优化前提高了2.12%。该预测模型能很好地描述试件拉伸强度与挤出温度、木粉含量和增塑剂含量之间的关系,可以对试件拉伸强度进行分析和预测。(3)木粉/PLA复合3D打印线材的紫外老化研究利用紫外加速老化实验仪研究不同温度条件下的紫外老化对木粉/PLA复合3D打印线材的色差、拉仲强度、扫描电镜和吸水率方面的性能,以此来确定材料的耐老化性。研究结果表明:随着老化时间的延长,线材的老化越严重。具体的表现为线材紫外老化后的拉伸强度相较于原来降低了近50%;线材内部结构遭到破坏,出现气孔;吸水率大幅度提升;且线材颜色发生较为明显的变化;除此之外,温度对能够加速紫外光对线材老化的速率。温度越高,木粉/PLA复合3D打印线材接近其最大老化程度的时间越短,线材各项性能变化越快,其中在40℃条件下线材接近最大老化程度的老化时间为80H,是60℃条件下线材老化时间的2倍。研究木粉/聚乳酸复合3D打印线材的老化行为是为推断木粉/PLA复合3D打印线材的使用寿命及环境的基本依据,为木粉PLA复合3D打印线材的合理应用提供理论参考。综上所述,本论文首先确定了木粉/PLA复合3D打印线材增塑剂的种类,并在此基础上对线材的挤出工艺参数进行优化,同时还分析线材的耐老化性能,最终确定出一套较为完善的木粉/PLA复合3D打印线材的研制路线。本论文的研究结果不仅丰富了 3D打印线材的种类,合理利用了木材加工剩余物,提高了木材资源的利用率;并且还对3D打印技术的推广和应用起到了促进作用,为今后3D打印线材的研究起到了一定的指导意义。