突破3D打印材料瓶頸！PLA/PBS/PBAT/CaCO?的改性及工藝參數(shù)

1.PBS及其共混體系相關(guān)研究

純PBS性能與打印工藝：純PBS材料流動(dòng)性強(qiáng)，拉制成線材難度較大，需快速冷卻。PBS打印試樣性能隨打印溫度、填充密度升高而逐漸增大，隨打印速度升高而降低；當(dāng)工藝參數(shù)為打印溫度170℃、打印速度40mm/s、填充密度70%、打印層厚0.2mm時(shí)，其拉伸強(qiáng)度比注塑成型提高55.02%。

PBS/PLA共混體系改性與性能：加入PLA可改善PBS的剛性，隨PLA含量增加，共混體系的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、維卡軟化溫度、硬度上升，斷裂伸長(zhǎng)率和熔體流動(dòng)速率（MFR）下降。加入MDI能提高共混體系力學(xué)性能，顯著提升各組分間相容性，更利于制備打印線材；當(dāng)工藝參數(shù)為打印溫度260℃、打印速度20mm/s、填充密度100%、打印層厚0.2mm時(shí)，PBS/PLA/MDI共混體系綜合力學(xué)性能最佳。

降解性能：酶降解法測(cè)得純PBS和PBS/PLA/MDI材料180天降解率分別為70.32%、54.27%；土埋法測(cè)得的降解率分別為30.22%、4.15%。

2.PBAT及其復(fù)合材料相關(guān)研究

純PBAT性能與打印工藝：純PBAT材料較柔軟，需采用高打印溫度、低打印速度、100%填充密度才能打印出致密試樣；當(dāng)工藝參數(shù)為打印溫度290℃、打印速度20mm/s、填充密度100%、打印層厚0.2mm時(shí)，其拉伸強(qiáng)度與注塑成型相比提高20.94%。

PBAT/納米CaCO?復(fù)合材料改性與性能：加入10wt.%納米CaCO?可增大復(fù)合材料剛性，降低對(duì)打印機(jī)的要求；當(dāng)工藝參數(shù)為打印溫度220℃、打印速度20mm/s、填充密度100%、打印層厚0.2mm時(shí)，PBAT/納米CaCO?復(fù)合材料綜合力學(xué)性能最佳，彎曲強(qiáng)度和模量比純PBAT打印試樣分別提高53.47%、49.88%。

降解性能：土埋法測(cè)得純PBAT和復(fù)合材料180天降解率分別約為32.82%、25.77%；酶降解法測(cè)得的降解率分別約為64.05%、52.52%。

3.PBAT/PBS共混體系相關(guān)研究

共混體系改性與性能：加入20wt.%PBS能明顯提高共混體系力學(xué)性能，加入0.6wt.%ADR擴(kuò)鏈劑可顯著提高材料相容性，降低體系對(duì)打印設(shè)備的要求；打印試樣在工藝參數(shù)為打印溫度270℃、打印速度20mm/s、填充密度50%、打印層厚0.2mm時(shí)，力學(xué)性能最佳。

降解性能：PBAT/PBS/ADR共混體系通過土埋法、酶降解法測(cè)得180天降解率分別約為6.17%、64.38%。

4.未來研究重點(diǎn)

科技不斷發(fā)展，但環(huán)境問題依然存在，開發(fā)新型生物降解材料的需求持續(xù)存在。熔融共混制備不同配比材料以篩選合適復(fù)合材料，是當(dāng)前生物降解材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)；將其與3D打印技術(shù)結(jié)合，可拓展生物降解材料的應(yīng)用領(lǐng)域。未來研究可重點(diǎn)關(guān)注以下方向：

優(yōu)化改性劑應(yīng)用：對(duì)比不同種類改性劑，調(diào)節(jié)改性劑含量，提高共混體系各組分相容性，充分發(fā)揮體系中各組分的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提升材料綜合性能。

優(yōu)化FDM工藝參數(shù)：深入調(diào)節(jié)各項(xiàng)FDM工藝參數(shù)，在保證打印試樣性能優(yōu)異的同時(shí)，節(jié)省時(shí)間成本和材料成本，提高3D打印效率與經(jīng)濟(jì)性。

設(shè)計(jì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)：設(shè)計(jì)合適的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使試樣既能滿足使用所需強(qiáng)度，又能實(shí)現(xiàn)快速降解，兼顧實(shí)用性與環(huán)保性，推動(dòng)生物降解材料在更多場(chǎng)景的應(yīng)用。