改性油茶壳粉增强聚乳酸3D打印材料性能研究

以废弃油茶壳（COS）为原料,经过碱和硅烷偶联剂处理后,制得改性COS。将改性COS与聚乳酸（PLA）经熔融共混挤出、拉丝,制备适用于熔融沉积成型（FDM）的改性COS/聚乳酸（PLA）3D打印材料,对其力学性能、热学性能、打印性能等进行探讨。结果表明：采用碱和硅烷偶联剂改性COS,可以显著提高COS的初始热分解温度,也提高改性COS/PLA 3D打印材料的热稳定性。当改性COS的质量分数为3%,改性COS/PLA 3D打印材料的弯曲强度和拉伸强度最大分别为66.97 MPa和53.57 MPa,相比纯PLA分别提高15.19%和12.05%,而且聚合物的结晶度提高15.6%。通过FDM 3D打印技术成功制备了个性化艺术品,打印效果良好。     

聚乳酸膜辐照接枝PVP的表面性能及细胞毒性研究

研究利用γ射线辐照在聚乳酸膜表面接枝亲水性的聚N-乙烯基吡咯烷酮（PVP）来改善材料的亲水性和细胞相容性,使用红外光谱(FT-IR) 、扫描电镜(SEM) 、差示量热扫描仪(DSC) 对接枝前后的聚乳酸膜进行测试,并利用接触角和吸水率分析了聚乳酸膜亲水性的变化。测试结果表明接枝的PVP可以改善材料的亲水性,接枝率为16.4%的接枝共聚物吸水率较纯PLA提高了13.3倍,接触角下降了8?;细胞毒性试验结果表明,改性后的接枝共聚物无细胞毒性,并且与聚乳酸的浸提液101.9%的细胞存活率相比,接枝共聚物50%和100%的浸提液的细胞存活率分别为109.3%和107.4%,表明接枝后的材料具有良好的细胞相容性,且更有利于细胞的生长。     

胶原改性聚乳酸的制备及细胞相容性研究

采用将聚乳酸末端羧基酰氯化再与水解胶原活性基团进行反应的方法,利用水解胶原对聚乳酸(PLA)进行了改性,得到胶原改性聚乳酸(CPLA),并采用红外、FITC标记技术、XPS等方法对其结构进行了表征。结果表明:采用上述的方法可以将水解胶原引入聚乳酸分子中。研究了CPLA的亲水性和细胞相容性,结果表明,CPLA的吸水率大于PLA,而水接触角小于PLA,表明CPLA的亲水性明显高于PLA。在细胞外观形态和细胞增殖方面,CPLA与小鼠胚胎成纤维细胞株(3T3)的相容性明显好于PLA。     

3D打印用聚乳酸复合材料进展

聚乳酸(PLA)作为一种生物可降解聚合物已成为3D打印领域中的主要原料,但是,其脆性较大、耐热性能解差等缺陷限制了其应用。通过将聚乳酸与纤维、纳米填料等以一定方法制备聚乳酸复合材料,克服了聚乳酸的性能缺陷,具有了更为显著的性能优势,可以扩大PLA在3D打印的应用范围。通过查阅近5年3D打印用PLA复合材料方面的研究文献,对3D打印用PLA复合材料的类型进行了分类并对其研究进展进行了整理。综述了近年来研究较多的聚乳酸复合材料的制备方法、打印工艺及性能特点,主要包括聚乳酸/天然植物纤维、聚乳酸/碳纤维、聚乳酸纳米等复合材料,得到了3D打印用PLA复合材料存在的主要问题,并展望其未来的发展方向。     

纤维素纳米纤维对聚乳酸结晶、流变和拉伸性能的影响

采用熔融共混⁃注射成型制备了聚乳酸（PLA）/纤维素纳米纤维（CNFs）可生物降解纳米复合材料,利用差示扫描量热仪、流变测试、拉伸性能测试等手段,考察了CNFs含量对PLA/CNFs复合材料结晶行为、流变特性和力学性能的影响规律。结果表明,少量的CNFs能均匀分散在PLA基体中,CNFs可作为PLA的异相成核剂,提高结晶速率常数,缩短半结晶时间,CNFs的含量为5 %（质量分数,下同）时,半结晶时间由纯PLA的10.4 min缩短至2.9 min;CNFs体现出润滑作用,使PLA/CNFs复合材料的储能模量和损耗模量均低于纯PLA;CNFs的含量为3 %时,复合材料的断裂伸长率较纯PLA提高了41.2 %。     

苎麻纤维表面改性对聚乳酸结晶及拉伸性能的影响

采用偏光显微镜（PLM）、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）等探究了苎麻纤维（RF）表面处理参数对模压聚乳酸（PLA）/RF复合材料结晶行为和拉伸性能的影响。结果表明,碱处理参数影响RF诱导PLA的结晶行为,碱处理时间为3 h时RF促进PLA结晶,降低冷结晶温度（T_c）,提高相对结晶度,增加横晶致密程度;碱处理时间为6 h时,RF对PLA结晶有阻碍作用。Mo方法量化分析PLA非等温结晶动力学研究结果表明,植物纤维表面形貌的变化不改变PLA的结晶机制。拉伸性能测试结果表明,碱处理时间为6 h时增强和增韧效果最佳,PLA/RF复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了19.6 %和23.9 %。     

聚乳酸膜辐照接枝PVP的表面性能及细胞毒性

利用γ射线辐照在聚乳酸膜表面接枝亲水性的聚N-乙烯基吡咯烷酮(PVP)来改善材料的亲水性和细胞相容性,用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、差示量热扫描仪(DSC)对接枝前后的聚乳酸膜进行测试,并利用接触角和吸水率分析了聚乳酸膜亲水性的变化。结果表明,接枝的PVP可以改善材料的亲水性,接枝率为16.4%的接枝共聚物吸水率较纯PLA提高了13.3倍,接触角下降了8°;细胞毒性实验结果表明,改性后的接枝共聚物无细胞毒性,并且与聚乳酸的浸提液细胞存活率101.9%相比,接枝共聚物体积分数50%和100%的浸提液的细胞存活率分别为109.3%和107.4%,表明接枝后的材料具有良好的细胞相容性,且更有利于细胞的生长。     

不同溶剂对静电纺聚乳酸纳米纤维形态结构的影响

以聚乳酸（PLA）为原料,分别用三种不同的溶剂制得三种纺丝液并采用静电纺丝法,制备了聚乳酸纳米纤维。探讨了溶剂、电压、溶液质量分数对纤维形貌和直径的影响。结果表明,溶剂是决定PLA超细纤维形成的关键因素,三氯甲烷（CHC l3）与二甲基甲酰胺（DMF）混合溶剂（体积比为9∶1）是PLA静电纺丝较为理想的溶剂。在PLA质量分数为6%、极距15 cm、电压25 kV,流量2.5 mL/h的工艺条件下,可制备直径为1 200 nm左右的PLA纤维。     

用于3D打印的微晶纤维素/聚乳酸复合材料制备与性能研究

以微晶纤维素（MCC）为增强材料、聚乳酸（PLA）为基体,通过高温熔融共混、挤出、拉丝等流程,制备适用于熔融沉积成型（FDM）3D打印技术的MCC/PLA复合材料,并通过FDM型3D打印机打印出成品。讨论了MCC添加量对该复合材料的力学性能、热性能、微观结构以及3D打印性能的影响。研究结果表明,随着MCC添加量的增加,复合材料的力学性能呈现先增高后下降的变化趋势,当MCC添加量为3%时,其拉伸强度和弯曲强度达到最高,分别为54.55 MPa和64.25 MPa。红外分析证实了微晶纤维素与聚乳酸在熔融时发生了接枝共聚反应。热性能分析表明,添加少量MCC,可以提高复合材料的热稳定性和PLA的结晶度。MCC添加量为3%的MCC/PLA复合材料其力学性能、打印性能和外观达到最佳,可应用于FDM型3D打印技术。     

豌豆秸秆粉增强聚乳酸基3D打印材料性能

以聚乳酸(PLA)和不同粒度豌豆秸秆粉(PSP)为原料,利用FDM-3D打印工艺制备了PSP/PLA复合材料。研究了纯PLA及PSP/PLA的密度、力学性能、表面润湿性能及不同温度下的吸水率。结果表明,相比于纯PLA,轻质PSP的添加使得复合材料的密度减小并保持在1. 04 g/cm~3附近; 120目PSP/PLA复合材料的拉伸和弯曲性能最优,拉伸强度和拉伸模量分别是纯PLA打印试样的86. 95%和90. 70%,弯曲性能与纯PLA打印材料相当,弯曲强度与纯PLA打印试样相比仅相差0. 53%;随着PSP粒度的减小,3D打印复合材料的表面接触角逐渐减小,当PSP粒度为200目时,接触角降低至84. 93°,疏水性减弱而亲水性增强;复合材料吸水率高于纯PLA,且比纯PLA更易受温度影响,120目PSP/PLA吸水率最低。     

改进粒子沥滤法制备PLA/HA支架及其性能

采用溶剂浇铸/真空挥发/粒子沥滤法(SC/VV/PL)制备了聚乳酸(PLA)和PLA/羟基磷灰石(HA)多孔支架,研究了支架的结构、力学性能、亲水性能等.从扫描电镜结果可以看出支架孔径与所用的致孔剂氯化钠(NaCl)的粒径符合良好,PLA和PLA/HA支架的孔隙率均大于79%,压缩模量、接触角、吸水率的测试结果表明,HA的加入显著改善了PLA支架的力学性能和亲水性能.     

聚乳酸基纤维素纳米晶体抗菌包装材料的制备及其性能研究

为改善聚乳酸(PLA)膜的力学性能、阻隔性能和抑菌性能,通过溶液浇铸法制备纤维素纳米晶体(CNC)和槐糖脂(SL)掺杂的PLA复合抗菌膜,探究SL含量(10%)不变时,CNC的含量对PLA/SL/CNC的力学性能、亲疏水性、水蒸气阻隔性和抑菌性能的影响。结果表明:PLA复合膜具有较好的透光性。CNC含量为8%时,CNC与PLA相容性较差。相比纯PLA,PLA/SL/CNC(6%)的拉伸强度高达68.6 MPa,提高93.8%;PLA/SL/CNC(6%)的韧性为36.5×10⁸J/m³,增加46%。PLA/SL/CNC(6%)水接触角为86°,具有疏水性。PLA/SL/CNC(6%)的水蒸气透过系数为2.4(g·cm)/(Pa·s·cm²),与纯PLA相比降低36.8%。PLA/SL/CNC(6%)与利斯特氏菌和金黄色葡萄球菌共培养24h,菌落数分别为0.8 lgCFU/mL和0.4 lgCFU/mL,具有较好的抑菌效果。     

电子束辐照接枝改性聚乳酸及其降解性能的研究

为改善聚乳酸（Polylactic acid,PLA）材料的亲水性,采用电子束辐照接枝亲水性单体N-乙烯基吡咯烷酮（N-vinyl pyrrolidone,NVP）对其进行表面改性。研究了吸收剂量和反应介质中酸浓度对PLA接枝率和分子量影响,并对PLA-g-PVP的降解性能进行了考察。结果表明,接枝率随着辐照剂量的增加而提高;当反应介质中酸浓度为0.07mol/L时PLA的分子量达到极大值;接枝共聚物（PLA-g-PVP）的吸水率和降解速度较PLA明显提高。接枝率为12.1%的PLA-g-PVP共聚物降解48h后吸水率为11.5%,是PLA的16.4倍;接枝率为8.8%的共聚物168h分子量损失率为82.6%,是PLA的2.4倍。     

聚乳酸/芦苇纤维复合材料降解性能研究

采用熔融共混法制备了不同比例的聚乳酸/芦苇纤维（PLA/RF）共混物,并通过吹塑制备了相对应的薄膜。研究了在蛋白酶K的作用下不同RF含量的PLA/RF薄膜的生物降解性能,同时用差示扫描量热法（DSC）和扫描电子显微镜（SEM）测定了样品降解过程中的结晶行为以及表面形貌变化。结果表明,RF对PLA的酶解降解有促进作用,随着RF含量的增加PLA/RF复合材料的酶解速率提升,其中含有30 %（质量分数,下同）芦苇纤维的PLA/RF薄膜的降解速率最大,16天内可降解81.11 %。研究还表明,加入芦苇纤维可以降低PLA的结晶度,从而影响降解速度。     

纳米纤维素协同聚氨酯增强增韧聚乳酸的研究

以聚乳酸（PLA）为基体、聚氨酯（PU）为增韧相、纳米纤维素（NCF）为增强相,通过溶液法与熔融共混制得PLA/PU/NCF复合材料,研究了PU和NCF的含量对PLA力学性能与热稳定性的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪、热失重分析仪、扫描电子显微镜和力学性能测试手段对PLA/PU/NCF复合材料的结构和性能进行了表征和分析。结果表明,柔顺的PU分子限制了PLA的结晶,提升了PLA基体的韧性;刚性的NCF通过氢键作用提升了PLA基体的强度;当NCF含量为3 %、PU含量为17 %时,PLA/PU/NCF复合材料的拉伸强度和断裂伸长率比纯PLA提升了12.10 %和694.91 %;高温热稳定性有了显著改善,复合材料的600 ℃残炭率为19.36 %。     

聚乳酸膜氨等离子处理的表面性能

利用氨低温等离子对聚乳酸(PLA)膜进行处理,并对改性后的膜表面性质进行了研究。结果表明,氨等离子处理会对膜表面产生一定的刻蚀作用,从而影响膜表面的粗糙度及氨基接枝密度;改性后的膜表面亲水性得到提高,水接触角显著降低(由90°下降到24°),并可在低温下(-20℃)长期保持稳定;处理后的PLA膜的细胞亲和性得到改善。     

3D打印工艺对木粉/聚乳酸材料性能的影响

采用熔融沉积法(FDM)3D打印工艺制作木粉(WF)与聚乳酸(PLA)质量比为3：100的WF/PLA复合材料,研究了打印工艺参数对WF/PLA复合材料力学性能的影响,确定了最佳打印工艺条件,然后,在最佳条件下,打印WF与PLA质量比为11：100的WF/PLA复合材料,并且,将该材料的性能与FDM 3D打印PLA试样进行了对比。结果表明,当打印层厚度为0.1 mm、打印温度为220℃、打印速度为50 mm/s、填充密度为100%、沉积角度为0时,WF/PLA复合材料的力学性能最佳。在该工艺条件下,WF与PLA质量比为11：100的WF/PLA复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为纯PLA的89.61%、97.56%、82.86%、92.40%和95.04%,与纯PLA相比,复合材料的表面润湿性能较好,吸水率显著增大。     

原位聚合法制备聚乳酸/滑石粉复合材料

用硅烷偶联剂对超细滑石粉（Talc）改性后,采用原位聚合法制备出不同质量分数的聚乳酸/滑石粉（PLA/Talc）复合材料,并采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、核磁共振波谱仪（NMR）、热失重分析仪（TG）、偏光显微镜（POM）等方法对复合材料进行表征。结果表明,Talc粒子在复合材料中均匀分散;PLA/含量3 %Talc的复合材料的拉伸强度、冲击强度分别比纯PLA增加了102.56 %和47.83 %,复合材料的热稳定性也明显提高;Talc促进了PLA结晶性能,在一定程度上提高其力学性能,复合材料降解速率比于纯PLA明显加快。     

聚乳酸基油水分离材料研究进展

介绍了具有超疏水⁃超亲油和可生物降解特性的新型聚乳酸（PLA）油水分离材料,并对比分析了纯PLA和PLA基油水分离材料材料的研究和应用现状,得出利用PLA作为主原料或基体材料制备油水分离薄膜,不仅可以达到理想的油水分离效果,并且经过后处理后还可以多次循环使用,是目前理想的油水分离材料之一。最后,对PLA在油水分离应用领域的发展方向提出了建议。     

聚硅氧烷微球扩链改性聚乳酸熔体流动行为的研究

设计合成了带有甲基、巯基、环氧基、乙烯基、氨基、甲基丙烯酰氧丙基6种官能团的聚硅氧烷微球(PSQ),以2 %(质量分数,下同)的浓度与聚乳酸(PLA)熔融混合。结果表明,PSQ可以通过扩链反应有效改善PLA的熔体流动行为,其中聚环氧基硅氧烷微球(PESQ)与PLA的反应活性最高,其熔体流动速率最低,为6.0 g/10 min,相对于纯PLA的14.1 g/10 min,减小了1/2以上; PESQ改性PLA的相对分子质量提高了70.1 %;热失重5 %的热分解温度提高了8 ℃;基本可抑制PLA在加工35 min中的降解,冲击强度提高了2倍多。