摘 要

本文简要地介绍植物纤维/聚乳酸复合材料共混改性的分类、PLA材料的3D打印成型工艺，发展现状等，并针对芝麻秸秆粉与PLA共混后及用硅烷偶联剂改性对其3D打印复合材料性能的影响设计了实验方案，主要包括芝麻秸秆粉的最优含量、偶联剂的最优用量对性能的影响。

（1）改变芝麻秸秆粉的添加量（0、10%、20%、30%），结果表明3D打印出的复合材料综合力学性能在添加量10%的时候最佳，在不同温度下吸水率最低。

（2）改变KH570的添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%），结果表明综合力学性能在0.6%时最佳，添加量更高时弯曲性能增加但拉伸性能开始下降，在较低温度下综合吸水率保持最低，而在0.8%时不同温度下吸水率均保持最低。

关键词： 聚乳酸，秸秆粉，复合材料，3D打印，力学性能

The experiment design of 3D printing molding and performance research of sesame straw powder /PLA composite

ABSTRACT

In this paper, the classification of blending modification of plant fiber/polylactic acid composites, the 3D printing process of PLA materials and the development status are briefly introduced. An experimental scheme is designed to investigate the effects of blending of sesame straw powder with PLA and modification with silane coupling agent on the properties of the composites, including the optimum content of sesame straw powder and the optimum amount of coupling agent on the properties of the composites.

(1) Change the amount of sesame straw powder (0, 10%, 20%, 30%). The results show that the comprehensive mechanical properties of the composites printed in 3D are the best when the amount of sesame straw powder is 10%, and the water absorption is the lowest at different temperatures.

(2) Change the amount of KH57 0 (0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%). The results show that the best comprehensive mechanical properties are at 0.6%, the bending properties increase when the amount of KH570 is higher, but the tensile properties begin to decline, at lower temperatures, the comprehensive water absorption remains the lowest, while at 0.8%, the water absorption remains the lowest at different temperatures.

Key words：Polylactic acid, straw powder, composite material, 3D printing, mechanical properties

目录

1.绪论 1

1.1 PLA/植物纤维复合材料的制备与性能 1

1.1.1 PLA/木纤维复合材料 1

1.1.2 PLA/麻纤维复合材料 1

2

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3

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4

2.实验设计 5

2.1实验材料 5

2.2实验设备 5

2.3复合材料的制备 5

2.3.1芝麻秸秆粉预处理 5

2.3.1.1芝麻秸秆粉的干燥 5

2.3.1.2芝麻秸秆粉的改性处理 5

2.3.2复合材料生产工艺 6

2.3.2.1造粒 6

2.3.2.2抽丝 6

2.3.3 3D打印成型 6

2.4性能测试方法 7

2.4.1力学性能测试 7

2.4.1.1弯曲性能测试 7

2.4.1.2拉伸性能测试 7

2.4.2密度测试 7

2.4.3吸水率测定 7

3.实验结果与讨论 9

3.1力学性能 9

3.1.1未改性芝麻秸秆粉/聚乳酸复合材料 9

3.1.2 改性芝麻秸秆粉/聚乳酸复合材料 10

3.2密度测试 11

3.2.1芝麻秸秆粉含量对复合材料密度的影响 11

3.2.2 KH570含量对密度的影响 12

3.3吸水率 13

3.3.1未改性芝麻秸秆粉/聚乳酸复合材料 13

3.3.1.1秸秆粉添加量对复合材料吸水率的影响 13

3.3.1.2温度对复合材料吸水率的影响 15

3.3.2改性芝麻秸秆粉/聚乳酸复合材料 16

3.3.2.1 KH570添加量对复合材料吸水率的影响 16

3.3.2.2温度对复合材料吸水率的影响 17

结论 20

致谢 21

参考文献 22

1绪论

近年来，石油资源面临枯竭，消耗石油资源带来的环境污染问题也日益突出，生物可降解材料成为高分子材料一个非常重要的发展方向。聚乳酸因优秀的性能而成为应用最广的生物降解高分子材料。它是利用常见的植物资源提取出淀粉原料经发酵制成乳酸，再聚合得到，摆脱了对石油的依赖，同时在所有可降解的聚合物中强度最高。但是聚乳酸脆性高、热性能较差、降解速度不容易控制，近年来许多学者针对它的改性进行了研究，其中使用纤维增强是一种便捷有效的方。

植物纤维是自然界中最丰富的天然高分子材料，每年的产量远超石油总储量和人工合成高分子材料的总量，其质轻、廉价，可再生， 用以替代人造玻璃纤维或矿物填料制备复合材料，具有广阔的发展前。

将植物纤维与聚乳酸复合，原料完全来源于自然界可再生资源，在一定条件下可完全降解，根本上解决了石油资源枯竭和环境污染问题。