聚乳酸/碳纤维复合材料的3D打印线丝制备及其性能研究

本研究用高混机充分混合碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA),再通过单螺杆挤出机制备出聚乳酸/碳纤维(PLA/CF)复合材料线丝,并成功地制备3D打印试样。通过测试PLA/CF复合材料线丝的力学性能,热性能,断面形态,发现PLA/CF复合材料线丝的耐热性高于纯PLA线丝,并且CF含量为1%的复合材料线丝的断裂强度可达70 MPa,高于纯PLA线丝的断裂强度,证明CF对PLA本体有增强效果。但随CF含量增加,断裂强度却有一定程度的下降,这可能是高含量CF的分散和复合材料的界面等因素影响的结果。     

PLA/CNTs复合材料研究进展

介绍了近年来国内外用碳纳米(管CNTs)改性聚乳(酸PLA)的研究进展,重点介绍了PLA/CNTs复合材料的制备方法以,及CNTs对PLA复合材料的力学性能导、电性热、稳定性结、晶性能和生物相容性等的影响。     

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。     

3D打印用聚乳酸及其复合材料的研究进展

综述了近年来用于3D打印的聚乳酸(PLA)及其复合材料的研究进展,从PLA的改性和复合两方面阐述了3D打印用PLA材料的性能及应用,同时对3D打印用PLA及其复合材料的开发及应用前景进行了分析和展望。     

3D打印PLA/CF便携式塑料挂钩

提出了一种区别于传统塑料挂钩的新型便携式挂钩研发思路,采用纤维增强聚乳酸复合材料并基于3D打印技术辅助完成了便携式挂钩的原理验证和零件设计。首先采用纤维增强聚乳酸复合材料3D打印弯曲试样进行了力学性能测试,结果表明纤维增强聚乳酸复合材料其力学性能满足用来辅助研发新型便携式挂钩的要求。其次利用3D打印技术对新型便携式挂钩进行了原理及原型的验证。     

3D打印PLA/麦秸粉复合材料的力学性能优化

将聚乳酸(PLA)作为基体,麦秸粉作为增强体,通过挤出成型工艺制备用于熔融沉积成型3D打印的木塑复合材料。采用正交试验设计的方法,通过对复合材料的力学性能进行测试,探索最佳的制备工艺。结果表明,随着麦秸粉平均粒径的增加,复合材料的弯曲强度与冲击强度出现先上升后下降的趋势,当平均粒径为120μm时,弯曲强度与冲击强度分别达到60.51 MPa,12.84 k J/m~2;麦秸粉的含量在1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度达到最大值,分别为62.87 MPa,12.72 k J/m~2;硅烷偶联剂KH550的加入会提高复合材料的力学性能,对冲击强度的作用效果强于弯曲强度,当KH550的添加量为8%时,冲击强度达到12.90 k J/m~2;马来酸酐接枝聚丙烯相容剂(MAPP)的添加会使复合材料的弯曲强度与冲击强度先上升后下降,当MAPP含量为1%时,复合材料的弯曲强度与冲击强度分别为62.68 MPa,11.91 k J/m~2,达到最大值。     

聚乳酸/木粉3D打印复合材料的制备与性能研究

以杨木木粉和聚乳酸(PLA)为原料、甘油为增塑剂,采用熔融挤出和3D打印的方法制备了PLA/木粉3D打印复合材料,并研究了增塑剂用量对复合材料性能的影响。结果表明:增塑剂甘油的加入破坏了PLA的结晶结构,并在一定程度上提高了PLA/木粉复合材料两相间的界面相容性。复合材料的各项性能随甘油用量增加呈规律性变化,其中,复合材料的拉伸强度逐渐减小,断裂伸长率先增大后减小,热稳定性小幅降低,而吸水率则逐渐增大。     

基于碳纳米管复合材料的3D打印技术研究

现代技术的发展与相关材料的运用无法分离。随着社会经济的发展,复合材料也得到快速的发展,促进了复合材料的大范围运用,也为3D打印技术的升级提供基础的资源。现阶段,不同复合技术的出现,刺激社会经济的进一步发展,这其中就包含了3D打印技术、激光固化成型技术、3D打印成型工艺技术、电子束固化成型技术。以碳纳米管复合材料为基础,加强3D打印技术研究,使得复合材料运用范围更加广阔。本文重点分析了碳纳米管复合材料、3D打印技术、3D打印技术未来发展的方向。     

聚乳酸/聚乙二醇复合材料的线材制备及其3D打印成型

成功制备了聚乳酸/聚乙二醇(PLA/PEG)复合材料的线材及3D打印样条,研究了该复合材料的力学性能和热性能,并探讨了其在生物医用方面的应用前景。结果表明:PEG的添加改善了PLA线材和3D打印样条的力学性能,降低了PLA的玻璃化转变温度和冷结晶温度;同时,SEM表征显示,生物医用的3D打印实体具有较高的打印精度。PLA/PEG复合材料3D打印的成功能够进一步推动其在生物医学领域的应用。     

基于3D打印PLA/PBS/山茶籽粉复合材料的制备及其吸附应用性能研究

采用聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)及山茶籽粉(CSP)制备熔融沉积成型(FDM)三维(3D)打印线材并打印成制品.采用扫描电子显微镜(SEM)、万能拉伸试验机、差示扫描量热仪(DSC)、旋转流变仪和接触角测试仪等分析手段分别研究了PLA/PBS/CSP复合材料结构和性能的变化,并以亚甲基蓝(MB)为模拟污...     

3D打印用聚乳酸/松木粉/纳米二氧化硅木塑复合材料性能研究

以化学改性松木粉(PWF)为增强材料、聚乳酸(PLA)为基体,同时添加少量纳米二氧化硅(nano-SiO_2),通过熔融挤出制备了适用于熔融沉积成型(FDM)3D打印技术的木塑复合材料,并对该木塑复合材料的力学性能和3D打印性能进行了研究。结果表明:添加nano-SiO_2可以显著提高木塑复合材料的力学性能,随着nanoSiO_2用量的增加,PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料的各项力学性能均呈现逐渐上升的趋势,且在nanoSiO_2用量为5%时达到最佳。PWF用量对PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料各项力学性能的影响呈现先上升后下降的趋势,且材料性能在PWF用量为15%时达到最佳,此时弯曲强度为101.6 MPa、弯曲模量为4 652 MPa、拉伸强度为92.81 MPa、拉伸模量为3 845 MPa、冲击强度为4.31 kJ/m~2,相对于PLA/PWF木塑复合材料均提高了50%以上。该PLA/PWF/nano-SiO_2木塑复合材料可应用于FDM型3D打印,具有良好的打印性能。     

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。     

基于3D打印的PLA材料力学性能研究

熔融沉积增材制造(FDM)的产品力学性能呈现明显的各向异性,传统基于各向同性假设的本构已不再适用于FDM的材料。首先通过拉伸试验获得3D打印的轴拉试件三轴应力应变关系,然后提出基于横观各向同性本构获得3D打印的聚乳酸(PLA)材料弹性常数。相比于各向同性本构而言,横观各向同性本构模型和物性参数更适合于3D打印的PLA材料力学性能表征。     

PLA/EGMA/CNTs复合材料的制备与性能研究

采用反应共混法制备了聚乳酸/乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物(PLA/EGMA)共混物及PLA/EGMA/碳纳米管(CNTs)复合材料,并对复合材料的熔体流变行为、结晶行为和拉伸性能进行了表征。流变测试结果表明,EGMA和CNTs的加入均可提高PLA的储能模量及熔体强度。DSC测试结果表明,EGMA的添加会使PLA的结晶受到抑制,CNTs则因其成核作用而有利于结晶。偏光显微镜(POM)测试结果表明,球晶径向生长速率随着EGMA及CNTs的添加而逐渐降低。拉伸性能分析结果表明,当PLA/EGMA=80/20时,复合材料的断裂伸长率随着CNTs含量的增加呈现先增大后减小的趋势,并在CNTs含量为2.0%时达到最大值26.7%。     

高分子综合实验:聚乳酸基复合材料的3D打印成型及性能检测

高分子综合实验能使学生将专业知识与实验实践更好地相结合,从而更好地掌握高分子材料的成型加工、结构分析、物理力学性能检测及新型聚合物材料的设计、合成等,通过综合性实验可以提高学生的动手能力、创造能力及逻辑思维能力。本文以聚乳酸基复合材料的3D打印成型及性能测试与表征为例,介绍了一个新的高分子综合实验项目。     

3D打印连续碳纤维增强热塑性复合材料弯曲性能研究

以聚乳酸(PLA)为热塑性基体材料、连续碳纤维(CF)为增强材料,设计了可打印连续碳纤维增强热塑性复合材料(CCFRP)的新型打印头,探究打印层高和相对挤出率对连续碳纤维增强聚乳酸复合材料(PLA/CF)弯曲性能及弯曲破坏形式的影响。结果表明:当打印层高为0.8 mm、相对挤出率为0.5时,PLA/CF复合材料的弯曲性能最佳,弯曲强度和弯曲模量分别达到127.09 MPa和5.55 GPa,比纯PLA分别提高了82.1%和144.4%;另外,材料的主要弯曲破坏形式为塑性变形、层离以及CF与PLA脱离。     

PLA/CNTs微发泡复合材料的制备

用熔融共混法制备不同含量的聚乳酸(PLA)/碳纳米管(CNTs)复合材料,以超临界二氧化碳作为物理发泡剂,通过快速卸压过程制备PLA/CNTs微发泡复合材料,并对其热性能、形貌结构和电性能进行表征和分析。热分析结果表明,在150℃时,随着发泡压力的增加,由于退火和塑化效应的共同作用,与未发泡复合材料的相比,微发泡复合材料的熔点先上升后下降。通过调控二氧化碳的压力及温度,制得具有不同微孔结构的PLA/CNTs发泡复合材料,利用扫描电子显微镜分析上述因素对微发泡复合材料泡孔结构的影响。当CNTs质量分数为3%时,PLA/CNTs复合材料在150℃,16 MPa条件下发泡制得的材料泡孔形貌较好。在150℃下,随着压力的升高,PLA/CNTs微发泡复合材料的电导率减小,在20 MPa下的电导率为3.6×10-2 S/m,与在14 MPa下的8.93 S/m相比降低约3个数量级。在16 MPa下,随着温度的升高,PLA/CNTs微发泡复合材料的电导率减小,在160℃下的电导率为2.9×10-2 S/m,与在145℃下的9.15 S/m相比降低约3个数量级。     

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。