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国际金属加工网 2018年11月09日

在题为“用于熔融沉积建模3D打印的聚(丁二酸丁二醇酯)/聚丙交酯共混物的制备和表征”的论文中,研究人员讨论了他们如何开发出一种具有高强度和韧性的用于FDM 3D打印机的新型可生物降解材料。将一系列聚(丁二酸丁二醇酯)(PBS)基聚合物材料与PLA共混,PLA是一种流行且有效的3D打印材料,具有极低的断裂伸长率,因此需要开发更好、更具延展性的材料。PBS是一种半结晶脂族聚合物,具有优异的加工性、热稳定性和生物降解性。此外,它还具有高延展性并且具有相对低的熔点。

研究人员指出:“目前很少有关于使用PBS进行3D打印的已发表研究,一个原因是其低熔体强度使得在挤出时难以连续形成单丝,这使得打印失败一半。而且,冷却过程中相对大的体积收缩引起的变形可能在结晶后发生,从而导致产品缺陷。因此,对于解决上述缺点并使材料适合于FDM 3D打印,PBS的改性是非常必要的。”

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混合这两种材料可以结合它们的优点并弥补它们的弱点。研究人员制备了具有不同成分的PBS / PLA混合物,目的是验证它们对3D打印的适用性。研究人员研究了共混物的流变性、热性能和机械性能,并用其3D打印了不同的样品,以评估它们对FDM 3D打印技术的适用性,还评估了3D打印样品中的层间粘合强度。

据研究人员称,这些混合物都表现出优异的加工性能,可以挤出成1.75直径的长丝。

“随着PBS含量的增加,混合物的断裂伸长率和冲击强度出现,”研究人员称。“然而,由于共混物中较高的结晶度导致较大的体积收缩,打印条的变形增加。此外,由于熔体粘度降低,层间粘合强度提高。当共混物中的PLA含量不小于40wt%时,FDM 3D打印可以平稳地进行,在室温下既没有可观察到的变形也没有从平台上脱离。考虑到材料的韧性,打印条的变形和层间粘合强度,PBS60 / PLA40和PBS40 / PLA60是最佳的共混组合物。”

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具有多孔结构的模型可以使用PBS60 / PLA40和PBS40 / PLA60材料成功地3D打印,并且能获得良好的尺寸精度和光泽的外观。与商业3D打印材料相比,这些混合物还具有高刚度和优异的延展性。

“此外,由于打印温度相对较低且无需加热支撑平台,这些材料有助于满足节能和环保要求,”研究人员总结道。“因此,具有珍珠般的光泽和良好的机械性能以及尺寸精度,生物基PBS / PLA共混物是用于生产FDM 3D打印材料的新型有前景的材料,可以应用于许多领域,特别是用于建筑设计。”


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