30%PPC,1%TBT,让PLA 3D打印性能逆天提升!

2025-10-25 09:16:37 来源:生物塑料研究院 阅读量:473 评论
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  聚乳酸(PLA)作为3D打印的主要原材料之一,有无污染、环境友好、可生物降解和生物相容性等优点。但PLA冲击强度差、刚性大、韧性差等缺点让PLA在应用过程中受到了很大的限制。
 
  为了解决该问题,沈阳化工大学研究生金帅、指导老师史颖采用PP来对PLA进行增韧改性,并研究加入PPC对PLA的热性能、结晶行为和力学性能的影响,寻找最优的增韧方案。
 
  首先,使用可生物降解的聚碳酸亚丙酯(PPC)作为增韧原材料,将PPC与PLA进行熔融共混,并对PLA/PPC共混物进行FDM3D打印和注塑加工。研究了3D打印工艺和注塑工艺对PLA/PPC共混体系的流动能力、热力学性能、结晶行为、冲击强度和断面形貌的影响,以及加入不同量的PPC对PLA增韧效果的影响。
 
样品配方
 
 
  结果表明,对于注塑工艺,加入30wt%PPC可以明显提升PLA的流动能力。加入30wt%PPC可以提高PLA分子链的运动能力,结晶度达到最大,为31.7%。此时对PLA的增韧效果最好,断面形貌分析也表明了30%PPC加入的增韧效果最佳。对于3D打印样品,PLA/PPC的结晶度小于注塑成型,打印样条的冲击性能也小于注塑工艺,同样在冲击形貌断面分析中也表现出了脆性断裂。所以3D打印样条的各项性能与注塑加工相比还有很大的提升空间。
 
3D打印PLA/PPC/TBT共混物的热力学性能
 
 
  其次,在加入30wt%PPC的基础上将钛酸四丁酯(TBT)相容剂加入PLA70/PPC30共混物中进行熔融共混,研究了相容剂TBT的加入对共混物的流动性、热性能和结晶结构的影响。结果表明,TBT的加入提高了PLA/PPC共混物的流动性,熔融指数增加。TBT的加入使PLA/PPC共混物的结晶度降低明显,结晶度仅为4.4%。但力学性能测试表明,加入TBT的3D打印制件的拉伸强度和冲击强度均大于未添加TBT的组分。
 
  最后,对PLA/PPC/TBT共混物进行3D打印,通过改变3D打印参数来优化材料成型工艺。通过力学性能测试,得到最佳的打印参数:打印温度230℃,底板温度65℃,打印层高0.1mm,打印壁厚1.2mm,打印速度30mm/s,填充密度100%。
 
  通过此打印参数可以更好的打印出符合实际应用的产品。TBT作为一种良好的相容剂可以较好的提升PLA和PPC之间的相容性,并且可以保持共混物的热性能变化不大,还增加了共混物流动性,使得共混物更方便用于3D打印。
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