3D打印用PLA树脂的成分和拉伸性能分析

李真真，冯 婧

（广东科技学院机电工程系 广东 东莞 523083）

1 引言

经过近30年的发展，3D打印的技术类型已经越来越丰富，在最初的基础上已经衍生出几十种打印技术。但截至目前，应用最广泛的还是熔融沉积技术FDM[1]。FDM技术的主要耗材是PLA丝材和ABS丝材，其中PLA因其可降解、绿色环保的特点，受到了更多的关注[2]。目前国内虽有诸多厂家生产PLA，但丝材质量参差不齐，成型件的质量精度也受到较大影响[3]。本研究的主要目的是对国内几家有名的PLA生产公司的产品进行成分鉴定和标准打印件的力学性能测试，为国内PLA耗材的标准化生产提供力学性能方面的参考。

2 实验部分

2.1 原料，见表1。

表1

2.2 仪器与设备，见表2。

表2

2.3 拉伸试样制备

制备试样前，首先查得GB/T1040.2—2006(ISO527－2:1993)中对拉伸试样的形状尺寸要求，再用三维软件Pro/e绘制出拉伸模型，具体尺寸见图1。使用珠海天威公司ColiDo2.0Plus型号桌面级打印机的最佳模式打印出模型。

图1 拉伸试样三维模型尺寸图

2.4 试样检测

FTIR检测：扫描范围400～4000cm-1。Raman检测：拉曼激发波长633nm，扫描范围100～3500cm-1。

拉伸试验：参照GB/T 1040.2—2006进行，拉伸速度1 mm/min。

3 结果与讨论

3.1 PLA丝材样品FTIR分析

图2 PLA丝材的FTIR谱图

由图2可以看出，A样品在869.75cm-1出现吸收峰，B样品在871.68cm-1出现吸收峰，C样品在869.75cm-1出现吸收峰。YOUNES[4]等研究表明，与PLA的α晶体相和非晶态相关联的谱带波数分别为755cm-1和869cm-1。3家公司的PLA丝材均在869cm-1附近呈现出典型的PLA的C-COO伸缩振动特征峰，表明3家的材料的确都是合格的PLA。

3.2 PLA丝材样品力学性能分析

图3 PLA样品的应力-应变曲线

由图3可以看出，3种样品均成脆性断裂。其中，A和B两种样品表现出相对较好的韧性特征，断裂伸长率都在8.1%左右，稍高于C样品的7.2%。A样品的拉伸强度最高，为16.6Mpa。B样品和C样品的拉伸强度较为接近，分别为15.9Mpa和16.2Mpa。综合来看，A材料的拉伸性能优于B材料，B材料的力学性能捎优于C材料。力学性能的差异，可能与各厂家丝材的成型工艺参数、添加剂种类及成分等因素有关。

4 结语

（1）所选国内三家有名的PLA供应商，丝材成分中都确实含有PLA，丝材成分都合格；

（2）三种丝材样品的力学性能差距不大，综合拉伸性能A材料最好，B材料其次，最后是C材料，原因分析为与各厂家丝材的成型工艺参数、添加剂种类及成分等因素有关。

[1]钱毅杰，白昊天，刘宇恒.3D打印技术的现状及发展趋势[J].科技资讯，2017，15(03):1-3.

[2]李新，孙良双，杨亮，彭家丽，李洪波，叶正涛.FDM3D打印高分子材料改性及应用进展[J].胶体与聚合物，2017，35(03):139-141.

[3]陈涛，于晓东，贾茹.常见3D打印用ABS树脂的成分和拉伸性能分析[J].塑料科技，2015，43(07):89-93.

[4] YOUNES H，DANIEL C.Phase separation in poly(ethylene glycol)/poly(latcic acid)blends[J].European Polymer Journal，1988，24(8):765-773.