【摘 要】
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本文以生物质热解产生的生物炭为填充物,可生物降解聚乳酸为基体,采用熔融挤出法制备可应用于FDM 3D打印技术的生物炭/聚乳酸（PS/PLA）复合材料。生物炭的添加改善了单一聚乳酸材料的机械性能（力学性能）和热性能,为3D打印提供了新材料,对于提升农林业废弃物资源化利用和解决石油基材料造成的环境污染问题具有重要意义。本论文主要研究了生物炭热解温度和添加量对复合材料机械性能、热性能的影响等,其次通过生
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本文以生物质热解产生的生物炭为填充物,可生物降解聚乳酸为基体,采用熔融挤出法制备可应用于FDM 3D打印技术的生物炭/聚乳酸（PS/PLA）复合材料。生物炭的添加改善了单一聚乳酸材料的机械性能（力学性能）和热性能,为3D打印提供了新材料,对于提升农林业废弃物资源化利用和解决石油基材料造成的环境污染问题具有重要意义。本论文主要研究了生物炭热解温度和添加量对复合材料机械性能、热性能的影响等,其次通过生命周期评价方式对本材料加工生产过程中产生的环境影响进行了系统分析,提出了合理的优化和改进方案,为生物炭复合材料的绿色发展提供了科学依据。论文主要研究内容及结果如下:（1）热解温度对生物炭理化特征和表面特性的影响。对不同热解温度下制备的樟子松生物炭表征和分析表明,随着热解温度的升高,生物炭固定碳含量增加,比表面积增大,热稳定性提高,吸水性降低;由元素分析与表面官能团分析可知,高温热解得到的生物炭表面极性更低。（2）生物炭热解温度和生物炭添加量对复合材料的性能影响。通过对材料的力学性能、热性能分析表明,生物炭的热解温度和添加量会显著影响复合材料的拉伸强度和拉伸模量,T550/A7.5处理组合下界面结合力最强,拉伸性能也最佳,拉伸强度达到了44.50MPa,拉伸模量为4.74GPa。随着生物炭含量的增加,复合材料界面结合力下降,导致机械性能降低;生物炭的加入提高了复合材料的热稳定性及残基率,提高生物炭热解温度和生物炭含量均会使复合材料的结晶度、熔化焓和结晶焓提高。生物炭的加入改善了复合材料的机械性能和热稳定性,证明了其作为复合材料功能性填料的适用性。（3）复合材料生命周期评价。采用生命周期评价方法对制备得到的生物炭/聚乳酸复合材料的环境影响进行系统分析,三种不同生产情境下的复合材料的环境影响潜能值分别为1.22E-02、1.19E-02、1.17E-02。添加7.5%和10%生物炭后,复合材料的总环境影响潜能值比添加5%生物炭的复合材料分别降低了2.85%和3.72%,证明了生物炭添加在降低生物炭/聚乳酸复合材料环境影响潜能值方面的积极作用。
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