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目前,熔融沉积成型技术(Fused Deposition Modeling,FDM)中常用的3D打印耗材主要有生物降解聚合物聚乳酸(PLA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)两种。作为生物降解线材,PLA打印线材成型效果较好,打印温度相对ABS较低,且不产生严重异味,但国内开发的PLA3D打印线材存在表面质量较差、力学性能较低等缺点,严重阻碍了其在3D打印技术中的发展及应用,所以开发一种韧性高的PLA3D打印线材对FDM 3D打印产业的发展具有十分重要的意义。本文主要选用20 wt%的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)与80 wt%的PLA进行共混改性,并在共混体系中引入一种具有“壳—核”结构的抗冲击改性剂BPM520,与PBS协效增韧PLA。研究了 BPM520用量对PLA/PBS(80/20)体系的力学性能、结晶性能、流变性能和相形态等的影响规律。结果表明,当BPM520用量为7份时,PLA/PBS(80/20)共混体系的性能最优;将优化配方的协效增韧体系制备成FDM 3D打印线材,分别通过3D打印和传统注塑成型两种方式制备样条进行性能测试,并与商品PLA 3D打印线材进行对比。旨在开发一种高性能的改性PLA 3D打印材料。具体研究内容及结论如下:首先,采用熔融共混技术对PLA进行增韧改性,采用旋转流变仪、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和动态热机械分析仪(DMA)等表征手段,系统研究了BPM520用量对PLA/PBS/BPM520体系的流变行为、结晶性能、相形态和力学性能的影响规律。DSC分析结果表明,随着BPM520用量增加,PLA、PBS与BPM520三者的分子链的缠结度增加,分子链运动变得困难,导致体系结晶不完善;流变性能分析、SEM及DMA测试结果则表明,PLA与PBS之间相容性较差,BPM520不仅对PLA/PBS体系起到增韧作用,同时也提升了 PLA与PBS两者之间的相容性。当BPM520用量为7份时,PLA、PBS与BPM520三者相容性最好,缺口冲击强度达到16.3 kJ/m2,为纯PLA的4倍左右。其次,采用熔融共混-挤出成型技术,制备PLA/PBS/BPM520(80/20/7)体系3D打印线材,研究了打印温度、打印速度和底板加热温度等参数对改性PLA线材的打印流畅性及材料热稳定性影响,优化改性PLA线材的打印参数。采用DSC、旋转流变仪、SEM等表征手段,对比了传统注塑成型工艺与FDM 3D打印成型工艺对所制备的改性PLA和商品PLA 3D打印线材各种性能的影响。结果表明,打印样条的力学性能优于注塑样条。当打印温度和底板温度分别为210℃和95℃时,打印样条的拉伸强度为45.3 Mpa,弯曲强度为63.1 Mpa;当打印温度210℃,底板温度为85℃时,其缺口冲击强度达到17.3 kJ/m2,且高于注塑样条的缺口冲击强度值16.3 kJ/m2。由扫描电镜、DSC、流变性能分析表明,3D打印成型过程中,成型方式和底板温度使得部分PLA分子取向结晶,在一定程度上提高了材料的力学性能。最后,由于BPM520价格相对昂贵,且不易购买,故采用同样具有“壳—核”结构的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)代替BPM520。根据实际应用情况对3D打印参数进行建模和设置打印工艺参数,同时对新材料进行了实验参数优化,最终从打印出的成型质量及效果说明,三种改性PLA3D打印线材达到商品PLA的使用要求,并实现了该产品的中试化生产。