高岭土填充改性高岭土填充改性 PLAPLA姓名：我只看看不玩的 学号：####### 班级：14 高分班摘要：摘要：聚乳酸是目前主要运用的 3D 打印生物材料，它有良好的生物降解性、相容性、机械性能和优良的抗拉强度和延展度，同时也拥有良好光泽性和透明度，但存在脆性大、难加工，以及造价较高等缺点为了改善聚乳酸的脆性以及成本问题，利用高岭土与聚乳酸共混的方法，制备共混物，采用拉伸试验、冲击实验进行研究结果表明：加入高岭土的分数越高共混物的拉伸强度、断裂强度、冲击强度下降越多，同时成本也降低越多关键词：关键词：聚乳酸；3D；高岭土；成本MODIFIEDMODIFIED PLAPLA WITHWITH KAOLINKAOLIN FILLEDFILLEDABSTRACTABSTRACT：：Polylactic acid is 3D printing biological material is mainly applied, it has good biodegradability, biocompatibility, mechanical properties and excellent tensile strength and ductility, but also has good gloss and transparency, but has high brittleness and hard machining, and high cost shortcomings. In order to improve the brittleness and cost of polylactic acid, a blend of kaolin and polylactic acid was used to prepare the blend, and tensile test and impact test were used to study it. The results show that the higher the fraction of kaolin, the more the tensile strength, the fracture strength and the impact strength of the blends decrease, and the more the cost is reduced.KEYKEY WORDSWORDS：：polylactic acid；3D；Kaolin；prime cost前言前言聚乳酸（PLA）是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。
淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸但其脆性较大，加工较难除了聚乳酸在性能上的缺陷外，聚乳酸与普通塑料产品的价格差异大，聚乳酸产品的高价格影响了其工业市场的发展一般情况下，聚乳酸价格比传统塑料要高 50%～200%，以塑料袋为例，聚乳酸的密度是 1.24g/ml，PE 和 PP 的密度是 0.9g/ml，达到同样的强度，聚乳酸袋要比 PE 或 PP 塑料袋更厚，需要更多的原料，因此，在 3D 打印行列中，作为打印材料同样面临着高成本的问题高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩因呈白色而又细腻，又称白云土近年来采用高岭土填充改性，与其他材料制备成复合材料成为研究热点，其价格低，运用广泛等特点，成为重要的填充材料之一目的和意义目的和意义通过高岭土与聚乳酸共混制备新型复合材料，运用到 3D 打印上，改善聚乳酸脆性大、冷却时间长等缺点，在其他性能影响较小的情况下，降低 3D 打印时耗材的成本1.1.实验部分：实验部分：1.1 实验药品：高岭土、聚乳酸、乙醇、冰醋酸、硅烷偶联剂1.2 实验设备：高速混合机、转矩流变仪、平板硫化机、万能试验机、简支梁冲击试验机1.3 高岭土处理：配制硅烷偶联剂甲醇溶液（硅烷偶联剂：去离子水：乙醇=1：1：18） ，用冰醋酸将溶液值调至 4 左右，放置 10min，采用喷雾方式喷洒到高岭土粉体表面，然后将其置于高速混合机中高速搅拌 5min 出料，在常温下干燥 2 小时得硅烷偶联剂表面修饰高岭土粉体。
1.4 PLA 与高岭土混合：将高岭土与 PLA 分别以 0%、15%、20%比例置于高速混合机中搅拌 10min 后出料，随后将各比例的混合物分别加入转矩流变仪，保存图表数据，分析各比例混合物的最佳加工温度1.5 模压成型：出料后用平板硫化机模压成型采用 3mm 模具模压温度：180℃模压时间：8min冷却：15min2.2.结果与讨论：结果与讨论：2.1 转矩流变仪图像：拉伸实验：图 1 为 0、15%、20%高岭土/PLA 共混物时间-扭矩曲线图2.2 拉伸试验：取不同含量高岭土/PLA 共混物各 4 个试样，进行拉伸试验，记录数据，计算平均值，作图像图 2-1 高岭土/PLA 拉伸强度变化曲线图 2-2 高岭土/PLA 断裂强度变化曲线由图可得出，随着高岭土含量越多，高岭土/聚乳酸共混物的拉伸强度、断裂强度总体上呈下降趋势在高岭土含量为 5%时，拉伸性能下降较少，继续增加高岭土的含量，其拉伸性能开始急剧下降其原因是高岭土在 PLA 中自聚集现象在其含量越多时越严重，此时在共混材料中会形成结构缺陷，导致拉伸性能下降在高岭土含量较少时，高岭土在共混材料中有良好的分散，所以拉伸性能下降不大。
所以，高岭土加入量为 5%时最为适宜2.3 冲击实验：取不同高岭土配比的 5 个试样进行实验，记录试样吸收的冲击能，求平均值，按简支梁冲击试验计算公式计算冲击强度缺口试样（简支梁）冲击强度 ak（kJ/m2）,由下式计算：ak=（Ak/bk*d）*103式中：Ak:试样吸收的冲击能 J；bk：试样的 bk尺寸（剩余厚度）mm；d：试样的 d 尺寸（宽度）mm；图 3 高岭土/PLA 冲击强度变化图由图可以看出，随着高岭土加入量增加，共混物的冲击性能逐渐降低，但在高岭土含量小于 15%时降低较小其原因和上述一样，即：高岭土在 PLA 中自聚集现象在其含量越多时越严重，此时在共混材料中会形成结构缺陷，导致冲击强度下降3.3.结论：结论：（1）随着高岭土含量增加，高岭土/PLA 共混物的拉伸强度、断裂强度整体呈下降趋势当高岭土含量为 5%时，下降较少，与未加高岭土的 PLA 相比，拉伸强度仅下降了 8.52%，断裂强度下降了 8.89%所以，加入高岭土对 PLA 的拉伸性能影响不大2）随着高岭土含量增加，高岭土/PLA 共混物的冲击强度整体呈下降趋势在高岭土含量小于 15%时，冲击性能降低较少。
3）利用高岭土与 PLA 共混制备共混材料，可大幅度降低 PLA 成本，在3D 打印耗材上有较高的应用价值参考文献参考文献[1]史铁钧，蘸智贤.聚乳酸的性能、合成方法及应用[J].化工新型材料，2001，29（5）：13-16.[2]秦志忠，杨百春，曹雪琴，等.生物降解材料-聚乳酸直接合成研究[J].2001，15（2）：169-172.[3]樊国栋，刘钰维.高岭土改性聚乳酸基复合材料的制备与性能研究[J].陕西科技大学学报，2015，33（6）：44-47.。