聚乳酸/熱塑性淀粉3D 打印材料性能研究

李健成，賀守濤，房 林，謝 眾

（黑龍江鑫達企業集團有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

引言

近年來，熔融沉積（FDM）3D 打印成型技術因操作簡便、制造成本低等優勢而被廣泛應用于生物醫療、文化教育、工業設計等領域[1-2]。聚乳酸因兼具優良的生物相容性及生物降解性而成為最佳3D 打印材料之一。

聚乳酸（PLA）是由生物發酵生產的乳酸經化學合成而得到的熱塑性聚合物，在堆肥條件下能完全生物降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，是公認的生態環境友好型高分子材料[3]。但是PLA 因價格昂貴，限制了其在3D 打印行業中的應用推廣。淀粉是一種價格低廉、來源豐富、天然可再生的材料，將其與PLA 共混復合應用于3D 打印線材，成為一種降低材料成本的有效途徑[4]。淀粉分子間存在大量氫鍵，熱塑性差且親水性強，與疏水性PLA 基體結合力弱，兩者共混復合的研究焦點主要是改善組分的界面相容性。本文以甘油、水為增塑劑，馬來酸酐為反應性增容劑，采用熔融共混法制備了PLA/熱塑性淀粉3D 打印材料，并對材料的熱性能、拉伸性能進行了研究[5-6]。

1 實驗部分

1.1 熱塑性淀粉制備

原料：玉米淀粉（食用級），甘油（工業級），水（分析純），硬脂酸（分析純），馬來酸酐（分析純），抗氧劑168（分析純），抗氧劑AT10（分析純）。

按質量比100∶30∶10∶0.5∶0.2∶0.2∶0.1 稱取玉米淀粉、甘油、水、馬來酸酐、硬脂酸、抗氧劑168和抗氧劑AT10 并置于高速混合機中，使物料充分混合均勻，控制轉速200 r/min～300 r/min，混合時間為10 min～30 min，然后在75 ℃真空烘箱中放置33 h～40 h。將混合物料經同向平行雙螺桿擠出機擠出造粒，雙螺桿擠出機各區溫度分別為110、120、125、130、135、130 ℃，經風冷、造粒后得到熱塑性淀粉（TPS）。……