聚乳酸／聚（3⁃羟基丁酸⁃co⁃3⁃羟基戊酸酯）共混材料3D打印线材改性研究

采用熔融共混法制备聚乳酸／聚（3?羟基丁酸?co?3?羟基戊酸酯）（PLA/PHBV）,以及分别添加苯乙烯?甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（ADR）、柠檬酸三丁酯（TBC）的共混物PLA/PHBV/ADR和PLA/PHBV/TBC,通过注塑和熔融沉积成型（FDM）技术制备了标准测试样条,研究了添加ADR和TBC后对PLA/ PHBV共混材料及三维（3D）打印样品热学性能和力学性能的影响。结果表明,PHBV结晶度均降低,加入ADR的注塑样品断裂伸长率最大提高到32 %,加入TBC的注塑样品拉伸强度和冲击强度提高,断裂伸长率提高到2.8 %;加入ADR的3D打印制品拉伸强度降低,断裂伸长率提高,添加TBC的3D打印制品相容性得到了明显的提升,通过扫描电子显微镜（SEM）观察无明显的颗粒相,拉伸强度在改性前后无明显变化。     

PLA/PHBV共混改性研究

采用熔融共混法制备了聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PLA/PHBV)共混物,研究了PLA/PHBV质量比以及滑石粉(Talc)含量对PLA/PHBV共混物性能的影响。结果表明,随着PHBV含量的增加,PLA/PHBV的结晶度先降低后升高,断裂伸长率提高了21.81%,冲击强度提高了35.9%,拉伸强度下降;随着Talc含量的增加,PLA/PHBV/Talc的结晶度增大,冲击强度提高了12.4%,但是断裂伸长率和拉伸强度有所下降;在不显著降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,PHBV的含量为20%(质量分数,下同)且Talc含量为1.5%时,复合材料的力学性能最优。     

FDM工艺中构建取向对塑料制品力学性能的影响

3D打印技术在塑料加工领域的影响力越来越大,但3D打印制品依然存在强度不足等问题。选用3D打印技术中的熔融沉积成形(FDM)技术作为研究对象,通过实验ABS及PLA试样的拉伸强度及断裂伸长率,分析了FDM技术中构建取向对塑料制品力学性能的影响,此外通过与注塑试样进行对比,研究了FDM技术制品与传统注塑制品力学性能上的差距。实验结果表明:采用不同构建取向的试样呈现各向异性,但对ABS试样的影响大于PLA试样;ABS试样的拉伸强度最高约为注塑试样的78.53%;PLA试样与注塑试样无较大差距,但断裂伸长率最高仅为67.77%。实验证明合理的构建取向能够提高FDM制品的力学性能,接近或达到注塑工艺的水平,验证了FDM技术制备功能产品方面的可行性。     

熔融沉积成型与注塑成型聚乳酸产品力学性能对比

通过挤出成型制备聚乳酸(PLA)线材,采用熔融沉积方法制备标准拉伸试样,对比熔融沉积成型(FDM)与注塑成型对PLA产品力学性能的影响。研究结果表明:PLA打印产品的拉伸强度较注塑成型下降了31.9%,然而其断裂伸长率相对提升了186%;3D打印产品结构对产品力学性能有一定影响,沉积丝的拉伸应变主要是由产品内部结构的弯曲变形引起的;打印线材的形状对拉伸形变和弯曲形变几乎没影响。     

星型聚氨酯增韧改性聚乳酸3D打印线材

以聚醚三元醇为星型结构单体,采用本体预聚法合成具有可加工性的星型聚氨酯(SPUR),将其用于聚乳酸(PLA)的增韧改性,制备高韧性PLA/SPUR共混材料的3D打印线材,并采用熔融沉积成型(FDM)技术制备高韧性3D打印制品。结构表征及性能测试结果表明,当聚醚三元醇含量为3%时,合成的SPUR3分子量最高、综合性能最佳,将其与PLA进行共混,可显著提升PLA的断裂伸长率和冲击强度。当SPUR3含量为10%时,断裂伸长率最大,达336%,是PLA断裂伸长率的37.7倍;当SPUR3含量为30%时,共混物的冲击强度达到52.368 kJ/m2,是PLA冲击强度的31.8倍。SPUR3的混入还提高了PLA的结晶温度,降低了其储能模量和玻璃化转变温度,通过控制SPUR3的含量可以调控共混物的韧性和强度。所制备的打印线材表面均比较光滑,均能通过FDM工艺正常打印成产品。     

PHBV增韧PLA的结晶及力学性能研究

采用熔融共混法,以聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为增韧剂对聚乳酸(PLA)进行改性,得到PLA/PHBV复合材料。研究了PHBV用量对PLA/PHBV复合材料结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着PHBV用量的增加,PLA/PHBV复合材料的结晶度逐渐减小,拉伸强度和弯曲强度逐渐降低,而断裂伸长率则逐渐增大(当PHBV用量为50%时,复合材料的断裂伸长率比纯PLA提高了1.72倍),同时复合材料的冲击强度亦有所提高。由此可见,在不明显降低拉伸强度和弯曲强度的前提下,适量PHBV的添加能够改善PLA/PHBV复合材料的韧性。     

PLA/增塑剂/碳纳米管三元共混体系的结构与性能

以PLA 4032D和CNTS-10为主材料,采用熔融共混制备PLA/增塑剂/碳纳米管三元共混物。研究HM-730、HM-830、HM-2050、PEG 8000、HM-828、HM-630六种增塑剂对共混物的流变性能、拉伸性能和热性能影响。结果表明:不同增塑剂共混体系的最大扭矩和平衡扭矩不同,最大扭矩HM-730较小、HM-630较大;平衡扭矩HM-2050最小、HM-630最大;增塑剂对PLA的断裂伸长率和拉伸强度影响较大,HM-630增塑效果最好,断裂伸长率超过20%、拉伸强度达49.5MPa;HM-630能抑制PLA的结晶,DSC曲线融峰面积最小,增韧效果最佳。     

挤出温度对PC/PLA酯交换反应与力学性能影响

利用双螺杆挤出机将聚碳酸酯(PC)和聚乳酸(PLA)进行熔融共混制备PC/PLA共混物。通过傅里叶红外光谱仪(FTIR)和差示扫描量热仪(DSC),研究了不同挤出温度对PC/PLA的酯交换反应和力学性能的影响。结果表明:随着挤出温度的上升,PC与PLA间的酯交换反应更加明显;当挤出温度为230℃时,PC/PLA共混物拉伸性能较好,拉伸强度为68.88 MPa;挤出温度为220℃时,共混物获得最大冲击强度为28.76 kJ/m~2;而挤出温度为250℃时,共混物获得最大断裂伸长率为46.45%。     

FDM工艺中填充率对塑料制品力学性能的影响

FDM工艺作为3D打印技术的实现方法之一,依据易操作、成本低、成型周期短等优点,近些年取得了快速发展。但3D制品的力学性能一直是制约其发展的重要因素,提高3D制品的力学性能对扩大其应用范围具有至关重要的作用。针对FDM工艺中制品的填充率展开实验探索,通过FDM工艺制备ABS和PLA 2种试样,并与同种材料的注塑试样进行对比,探究了填充率对拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率的影响。结果表明,拉伸强度和拉伸模量随填充率的提高而增强,断裂伸长率随填充率的提高呈现先提高后下降的趋势;当填充率为100%时,基本能达到注塑件的拉伸强度,而且,PLA材料的拉伸模量高于注塑件;ABS材料的断裂伸长率也高于注塑件。可见,制品填充率会影响FDM制品的力学性能,合理选择填充率能够获得接近或超过注塑工艺水平的FDM制品,同时降低生产成本。     

一种胺端基型超支化聚合物对PHBV的增韧改性研究

采用熔融共混法制备了聚3羟基丁酸酯co-3羟基戊酸酯（PHBV）/超支化乙二胺三嗪聚合物（HBP）共混物;利用差示扫描量热仪、旋转流变仪、电子万能试验机、偏光显微镜和扫描电子显微镜等,对PHBV/HBP共混物的热性能、流变性能、力学性能、结晶形貌和表面形貌进行了表征。结果表明,当HBP的含量为1.0 %（质量分数,下同）时,与纯PHBV树脂相比,PHBV/HBP共混物在保持拉伸强度基本不变的情况下,冲击强度提高了31.3 %,断裂伸长率提高了45.5 %,结晶度由71.7 %下降至59.1 %。     

微孔发泡制备聚乳酸/天然橡胶多孔材料

聚乳酸/天然橡胶(PLA/NR)共混物通过双螺杆挤出机进行共混造粒,采用常规注塑成型得到的未发泡样条表观颜色均一。采用扫描电镜观察样条的内部结构,结果显示,PLA/NR共混物呈海-岛结构,共混物中NR颗粒分散相呈不均匀分散。拉伸测试结果显示,纯PLA的断裂伸长率低,呈脆性断裂,共混物的力学性能比纯PLA的差。以超临界CO_2流体作为发泡剂,采用微孔注塑发泡技术制备了纯PLA、PLA/NR-5%和PLA/NR-10%共混物发泡样品。扫描电镜观察显示,纯PLA发泡样的泡孔结构均匀,但是PLA/NR共混物的泡孔结构均一性较差,出现了微米级的空洞,由于PLA与NR之间较弱的界面结合力,使共混物发泡样的拉伸性能变差。     

OMMT对PHBV/EVA共混物的改性研究

以有机改性蒙脱土（OMMT）为改性剂,采用熔融共混法制备了聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯）/乙烯-乙酸乙烯酯/有机改性蒙脱土（PHBV/EVA/OMMT）共混物和样条,并通过旋转流变仪、差示扫描量热仪（DSC）、红外光谱仪（FTIR）、万能试验机、热失重分析仪（TG）、偏光显微镜（PLM）和扫描电子显微镜（SEM）等对其流变性能、结晶性能、力学性能、热性能及微观形貌等进行了表征。结果表明,随着OMMT含量的增加,PHBV/EVA/OMMT共混物的损耗模量和复数黏度增大;在PHBV/EVA/OMMT共混物中,OMMT产生了插层结构;OMMT的加入破坏了PHBV/EVA共混物的结晶,使其结晶度降低;当OMMT含量为7份（质量份,下同）时,PHBV/EVA/OMMT的结晶度最低,为43.4 %;随着OMMT含量的增加,PHBV/EVA/OMMT样条的断裂伸长率和冲击强度先升高后降低,当OMMT含量为3份时,其断裂伸长率较PHBV/EVA提升了38.3 %,冲击强度提升了52.5 %;加入OMMT后,PHBV/EVA样条的冲击断面变得更加粗糙。     

PLA增强改性PBS共混物制备及性能

采用熔融共混法制备聚丁二酸丁二酯(PBS)/聚乳酸(PLA)共混物,研究PLA含量对共混物的熔体流动速率(MFR)、拉伸性能、微观形貌以及结晶结构的影响。结果表明,由于PLA熔体的较高黏度,导致PBS/PLA共混物的MFR随着PLA含量增大而显著降低。适量PLA的加入可实现其对PBS的增强增韧,当PLA质量分数为30%时,共混物的拉伸屈服强度、拉伸弹性模量以及断裂伸长率分别由纯PBS的32.0,473.1 MPa和282.5%增大至34.4,610.8 MPa和455.2%,拉伸性能最优。而当PLA质量分数增大至40%时,共混物中出现严重的PLA相合并,导致其断裂伸长率剧烈降低至11.3%。此外,结晶测试结果表明,共混物中PBS基体为半结晶结构,而PLA分散相为非晶态结构,PLA的加入会导致PBS结晶度降低。     

PLA/PBAT质量配比对PLA/PBAT/CaCO3共混体系的影响

通过熔融共混制备了 PLA/PBAT/CaCO_3共混体系,研究了不同PLA/PBAT质量配比对共混体系力学性能、流变学性能和熔融、结晶性能的影响。结果表明:随着PBAT用量的增加,共混体系拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和密度下降,断裂伸长率、冲击强度增加,并在PLA/PBAT质量配比为35/35左右时冲击强度大幅度增加;共混体系黏度随PBAT用量增加呈现先下降后上升趋势,并在PLA/PBAT质量配比为56/14时黏度达到最低;DSC显示,随PBAT用量增加,熔融温度逐渐降低,结晶温度逐渐增高,且在PLA/PBAT质量配比不超过56/14时无结晶出现。     

聚乳酸(PLA)3D打印工艺研究

采用3D打印方式制备了聚乳酸(PLA)样品,通过对打印速度、打印温度、填充密度、层厚的调节,研究了打印工艺对PLA产品力学性能的影响。结果表明,填充密度和层厚的增加会使打印所用材料变多;打印速度的增加会引起拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率、拉伸模量的降低;打印温度的升高会使拉伸强度和拉伸模量增大,冲击强度减小,断裂伸长率先增后减;填充密度的增加会使拉伸强度和冲击强度增大,但是断裂伸长率和拉伸模量先升后降;打印层厚的增加会引起拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率、拉伸模量的增加。     

聚酰胺66/改性耐热聚乳酸共混物的力学性能和结晶行为

采用熔融共混和注射成型制备了改性耐热聚酰胺66/聚乳酸（PA66/PLA）共混物,经热处理后,探讨了PLA含量对共混物的断口样貌形态、力学性能以及结晶性能的影响。结果表明,PLA与PA66具有一定的相容性,当PLA的含量不超过10 %（质量分数,下同）时,PA66/PLA共混物的拉伸强度在PA66的93 %以上,其断裂伸长率对比PLA得到了倍数级的增长,是PLA断裂伸长率的8.6倍;当PLA的含量不超过20 %时,共混物的结晶性能变好,提升结晶速率,缩短结晶时间,结晶度有所提高;但当PLA的含量超过20 %以后,共混物的拉伸强度则出现了不同程度的降低。     

天然橡胶/纤维素纳米丝增韧增强聚乳酸研究

通过溶液共混-共沉淀法制备了天然橡胶/纤维素纳米丝(NR/CNF)复合物,并将该复合物与聚乳酸(PLA)熔融共混,制备得到PLA/NR/CNF共混物。采用扫描电镜对PLA/NR/CNF共混物的断面形貌进行了表征,发现该共混物在脆断过程中,由于CNF与PLA的界面结合力较弱,会随着橡胶分散相一起脱落,从而形成较多的孔洞。拉伸测试结果表明,PLA/NR/CNF共混物的拉伸模量和拉伸强度均高于PLA/NR共混物,但是断裂伸长率有所下降,说明CNF对共混体系具有增强的效果。热失重测试结果表明,NR和CNF的引入会使PLA的初始分解温度降低。     

PLA/PBAT/OMMT生物基材料的制备及快速成型

对生物可降解材料聚乳酸(PLA)与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及有机蒙脱土(OMMT)材料进行共混,采用挤出成型制备PLA/PBAT/OMMT线材,再采用快速成型制备标准试样,通过对样件的力学性能、结晶行为、断面形貌和表观质量的测试和分析得出:纯PLA的拉伸强度和断裂伸长率分别为7.42MPa和1.8%,表现出硬而脆的特点;PLA/PBAT共混后,随着PBAT含量的增加,共混材料的断裂伸长率以及冲击强度不断提高,当PBAT含量为60%时,共混物的断裂伸长率达到405%,材料的冲击强度为31.11kJ/m2,约为纯PLA的11倍;而共混材料的拉伸强度表现出先增后减的趋势,当PBAT含量约为30%时,拉伸强度最佳,为37.08MPa;加入2%含量的OMMT后,共混材料的综合力学性能较之前又有不同程度的提高,其中拉伸强度以及冲击强度提升的较为明显;通过差示扫描量热和扫描电镜分析,PLA/PBAT共混体系为不相容体系,两相界面存在大量的孔洞,且结晶性能差,为半结晶聚合物,OMMT的加入使PLA/PBAT的两相界面变得模糊,极大地改善他们的相容性,而且还提高了共混物的结晶度;通过观察打印制件的表观质量,当PBAT的含量在30%左右,综合快速成型性能最佳。     

聚乳酸/改性甘蔗纤维复合材料的制备与性能分析

以低分子量聚乙二醇(PEG)为增塑剂,马来酸酐改性的甘蔗纤维(MSF)为成核剂,采用熔融共混的方式制备PLA/MSF/PEG复合材料,并对复合材料的结晶行为、晶体形貌、力学和表面亲水性进行研究。结果表明:表面改性的MSF可作为异相成核剂,显著提高PLA的结晶能力;增塑剂PEG和成核剂MSF的协同加入,能够进一步提高PLA的结晶速率,并增大球晶尺寸。增塑剂PEG的加入,能够明显提高PLA/MSF/PEG的断裂伸长率,但使复合材料的拉伸强度和模量下降。与PLA/PEG共混物相比,PLA/MSF/PEG共混物具有更高的拉伸强度和模量。PLA/MSF(3%)/PEG(10%)的综合性能较好,与纯PLA相比断裂伸长率提高468.7%,拉伸强度降低48.7%左右。因此,增塑剂PEG与改性纤维MSF协同改性,使PLA/MSF/PEG共混物具有更优异的力学性能和结晶性能,能够进一步扩大PLA材料的应用范围。     

马来酸酐接枝聚乳酸增容聚碳酸亚丙酯/聚乳酸共混体系的结构与性能研究

采用熔融接枝技术将马来酸酐(MAH)接枝到聚乳酸(PLA)上,制备不同MAH含量的PLA-g-MAH接枝共聚物,将聚碳酸亚丙酯(PPC)、PLA、PLA-g-MAH熔融共混,制备PPC/PLA/PLA-g-MAH共混物,分析接枝物中MAH含量对PPC/PLA/PLA-g-MAH共混体系的热学性能以及力学性能的影响。结果表明:PLA-g-MAH可以改善PPC与PLA二者的相容性,使PLA在降温过程中更容易结晶。引入接枝物后,共混物的起始分解温度及完全分解温度分别提高30℃和60℃。共混物的力学性能随着接枝物中MAH含量的增加呈现先增加后减小的趋势,当MAH的加入量为3%,共混体系力学性能最佳,冲击断面塑性形变程度更加显著,呈现褶皱状韧性断裂特征,拉伸强度达到42.8 MPa,断裂伸长率为120%左右,同时冲击强度最大。