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真材實(shí)“料”·綠色環(huán)保

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【力美新材料】PLA/谷物纖維復(fù)合材料可用于3D打印

作者: 編輯: 來(lái)源: 發(fā)布日期: 2019.04.02
信息摘要:
力美新材料產(chǎn)品——聚乳酸(PLA) L8620GW,是一款由稻殼植物纖維和生物降解材料聚乳酸(PLA)經(jīng)特殊工藝復(fù)合而成的新型綠色環(huán)保復(fù)合材…


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力美新材料產(chǎn)品——聚乳酸(PLA) L8620GW,是一款由稻殼植物纖維和生物降解材料聚乳酸(PLA)經(jīng)特殊工藝復(fù)合而成的新型綠色環(huán)保復(fù)合材料;該系列材料,綠色環(huán)保、耐熱、較好的硬度;做出來(lái)的制品,表面有些類似于秸稈微粒的點(diǎn)狀物、外觀新型、全降解、符合食品級(jí)要求;此外有淡淡的麥香味;適用于各種餐具、日用品、3D打印等。


近年來(lái),3D 打印以其特殊的增材制造方式,在產(chǎn)品原型、珠寶制作、生物工程與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展迅速。3D 打印主要是利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造三維結(jié)構(gòu)的模型并控制材料在計(jì)算機(jī)代碼的指令下一層一層堆積形成物體來(lái)實(shí)現(xiàn)增材制造。

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目前,3D打印的成型方式多樣,如選區(qū)激光燒結(jié)、光固化成型、熔融沉積成型(FDM) 等,其中由于FDM成型設(shè)備簡(jiǎn)單,易于操作而成為國(guó)內(nèi)使用最為廣泛的技術(shù)。適用于FDM 3D打印的材料種類以塑料為主,如聚乳酸 (PLA)、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯塑料、聚碳酸酯等,其中 PLA 由于具有可完全生物降解的特性而受到研究人員的廣泛關(guān)注,但是PLA存在價(jià)格高的缺點(diǎn)。麥秸粉來(lái)源豐富可再生,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,且價(jià)格低廉,將 PLA 與麥秸粉共混制備用于FDM 3D打印的塑木復(fù)合材料,不僅可以降低材料的成本,還可以使FDM 3D打印出的制品具備天然木質(zhì)感。有研究以 PLA/麥秸粉塑木復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及極差分析與方差分析方法對(duì)復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行了研究及優(yōu)選,為FDM 3D打印復(fù)合材料提供理論依據(jù)。


研究結(jié)果證明:

(1) 隨著麥秸粉平均粒徑的增大,該復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),其中沖擊強(qiáng)度的變化尤為明顯,當(dāng)麥秸粉的平均粒徑為120 μm 時(shí),彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大值,分別為 60.51MPa與12.84kJ/m2。

(2) 隨著麥秸粉含量的增加,該復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度均不斷下降,當(dāng)麥秸粉的添加量從1%增加到5%時(shí),彎曲強(qiáng)度下降了16.41%,沖擊強(qiáng)度下降了20.05%。

(3) 偶聯(lián)劑KH550的添加可以提高復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度,相對(duì)而言,對(duì)沖擊強(qiáng)度的作用效果更加顯著,當(dāng)KH550的添加量從2%增加到8%時(shí),沖擊強(qiáng)度提高了 28.36%。

(4) 隨著MAPP添加量的增加,該復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)添加1%的MAPP時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度分別為62.68MPa,11.91kJ /m2,達(dá)到最大值。


3D打印技術(shù),又稱增材制造,綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多前沿技術(shù),被譽(yù)為“第三次工業(yè)革命”的核心技術(shù)。3D打印技術(shù)不僅在生產(chǎn)上可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)約材料,還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件、模具的設(shè)計(jì)與制造等。因此,3D打印技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的關(guān)注,具有廣闊的發(fā)展前景。

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