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30%PPC，1%TBT，讓PLA 3D打印性能逆天提升！
聚乳酸(PLA)作為3D打印的主要原材料之一，有無污染、環(huán)境友好、可生物降解和生物相容性等優(yōu)點。但PLA沖擊強(qiáng)度差、剛性大、韌性差等缺點讓PLA在應(yīng)用過程中受到了很大的限制。
為了解決該問題，沈陽化工大學(xué)研究生金帥、指導(dǎo)老師史穎采用PP來對PLA進(jìn)行增韌改性，并研究加入PPC對PLA的熱性能、結(jié)晶行為和力學(xué)性能的影響，尋找最優(yōu)的增韌方案。
首先，使用可生物降解的聚碳酸亞丙酯(PPC)作為增韌原材料，將PPC與PLA進(jìn)行熔融共混，并對PLA/PPC共混物進(jìn)行FDM3D打印和注塑加工。研究了3D打印工藝和注塑工藝對PLA/PPC共混體系的流動能力、熱力學(xué)性能、結(jié)晶行為、沖擊強(qiáng)度和斷面形貌的影響，以及加入不同量的PPC對PLA增韌效果的影響。
樣品配方
結(jié)果表明，對于注塑工藝，加入30wt%PPC可以明顯提升PLA的流動能力。加入30wt%PPC可以提高PLA分子鏈的運動能力，結(jié)晶度達(dá)到最大，為31.7%。此時對PLA的增韌效果最好，斷面形貌分析也表明了30%PPC加入的增韌效果最佳。對于3D打印樣品，PLA/PPC的結(jié)晶度小于注塑成型，打印樣條的沖擊性能也小于注塑工藝，同樣在沖擊形貌斷面分析中也表現(xiàn)出了脆性斷裂。所以3D打印樣條的各項性能與注塑加工相比還有很大的提升空間。
3D打印PLA/PPC/TBT共混物的熱力學(xué)性能
其次，在加入30wt%PPC的基礎(chǔ)上將鈦酸四丁酯(TBT)相容劑加入PLA70/PPC30共混物中進(jìn)行熔融共混，研究了相容劑TBT的加入對共混物的流動性、熱性能和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，TBT的加入提高了PLA/PPC共混物的流動性，熔融指數(shù)增加。TBT的加入使PLA/PPC共混物的結(jié)晶度降低明顯，結(jié)晶度僅為4.4%。但力學(xué)性能測試表明，加入TBT的3D打印制件的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均大于未添加TBT的組分。
最后，對PLA/PPC/TBT共混物進(jìn)行3D打印，通過改變3D打印參數(shù)來優(yōu)化材料成型工藝。通過力學(xué)性能測試，得到最佳的打印參數(shù)：打印溫度230℃，底板溫度65℃，打印層高0.1mm，打印壁厚1.2mm，打印速度30mm/s，填充密度100%。
通過此打印參數(shù)可以更好的打印出符合實際應(yīng)用的產(chǎn)品。TBT作為一種良好的相容劑可以較好的提升PLA和PPC之間的相容性，并且可以保持共混物的熱性能變化不大，還增加了共混物流動性，使得共混物更方便用于3D打印。
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