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2.PLA聚乳酸及其復(fù)合材料生物基塑料具有可降解?生產(chǎn)加工過程環(huán)保?原材料來源廣泛?氣味小?揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)含量低等特性，在汽車行業(yè)應(yīng)用潛力巨大。隨著產(chǎn)能的大幅度提升，PLA聚乳酸作為一種來源于天然資源的生物基聚合物，也迎來了它的巨大發(fā)展。PLA 可用于發(fā)動機(jī)罩下部件以及汽車制造和運(yùn)輸過程中使用的地毯、地墊、室內(nèi)裝潢和保護(hù)性包裝等內(nèi)飾部件。

當(dāng)填充物比聚乳酸更硬更強(qiáng)時，聚乳酸填充長絲的機(jī)械性能明顯低于基于填充物貢獻(xiàn)的理論預(yù)期的最大值，我們將這一缺陷主要?dú)w因于聚乳酸和填充物之間的孔隙和不完善的界面粘附。未填充和填充的SPs在增材制造中的現(xiàn)有和可能的應(yīng)用包括愛好、原型制作、教育、家具、醫(yī)藥/保健、建筑、施工、消費(fèi)品、汽車和藝術(shù)。

本案例中臺科大團(tuán)隊選擇可降解塑料聚乳酸(Poly Lactic Acid, PLA)塑料復(fù)材來進(jìn)行模擬，探討纖維配向?qū)Ξa(chǎn)品翹曲和應(yīng)力的影響。挑戰(zhàn) 須了解纖維對于產(chǎn)品強(qiáng)度的影響 目前對于PLA較無標(biāo)準(zhǔn)測試及模擬分析方法解決方案利用Moldex3D Advanced以及纖維配向模塊打造網(wǎng)格模型(圖一)、進(jìn)行收斂測試(圖二)并完成射出成型模擬。

眾所周知，PLA 是由玉米或甘蔗等有機(jī)來源制成的，而 ABS 與大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)塑料一樣，是由石油制成的。更具體地說，PLA 是由來自玉米、木薯、玉米、甘蔗或甜菜漿等來源的發(fā)酵植物淀粉制成的，其中的糖被轉(zhuǎn)化為乳酸，然后再聚合成聚乳酸。相比之下，ABS 由三種單體組成：丙烯腈、丁二烯和苯乙烯。丙烯腈是一種來自丙烯和氨的合成（人造）單體，丁二烯是一種石油烴，而苯乙烯是由乙苯脫氫（通過化學(xué)反應(yīng)除去氫）制成的。

該團(tuán)隊利用3D打印方法制備了MWCNTt填充的聚乳酸(PLA)納米復(fù)合材料。在打印過程中，由于MWCNT/PLA復(fù)合長絲與噴嘴壁面之間的剪切力，MWCNTs沿打印方向自發(fā)形成對齊結(jié)構(gòu)。XRD結(jié)果證實(shí)了MWCNTs的對準(zhǔn)性。對齊的高填料加載不僅顯著促進(jìn)傳熱，而且有助于保持加熱時結(jié)構(gòu)的完整性。

聚乳酸（PLA）作為主流生物基聚酯，雖具備可堆肥特性，卻在化妝品包裝應(yīng)用中暴露顯著缺陷：其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg范圍在55–65°C）接近環(huán)境溫度上限，導(dǎo)致材料脆化變形；更關(guān)鍵的是，在疏水性化妝品基質(zhì)（如石蠟基配方）中，PLA會因吸附殘留水分引發(fā)自催化水解，造成不可控的提前降解。這些局限性嚴(yán)重制約了其在高端化妝品包裝中的應(yīng)用。為突破此瓶頸，聚羥基脂肪酸酯（PHA）的引入提供了新思路。

▲Raise3D Premium PLA 材料表現(xiàn) 在考慮玻璃轉(zhuǎn)變溫度的影響后，研究人員最終決定選擇PLA為打印材料。PLA（聚乳酸) 是一種無毒的，生物基熱塑性高分子材料，具有優(yōu)異的生物可降解性。Raise3D Premium PLA 耗材具有多種顏色可選，具有出色的表面光潔度。

如Tesla偏好使用PETG材料，相較于一般打印使用的PLA或者ABS材料，PETG除了較易打印之外，還具有一定的韌性，在夾具裝配時不會刮傷車漆表面，并且對于一般的汽車用油，清潔劑、肥皂液等具有一定的耐化學(xué)性能。而波音公司則更多地使用Raise3D的設(shè)備打印通用的PLA材料。PLA（聚乳酸) 是一種生物基熱塑性高分子材料，具有優(yōu)異的生物可降解性，是最為常用的3D打印材料。

圖 | 換裝“碳纖維之翼”的南工驍鷹新賽季隊服Raise3D材料負(fù)責(zé)人金珉德博士表示：“目前大部分的RoboMaster機(jī)器人中間的塑料制件多采用PLA（聚乳酸）材料進(jìn)行打印，而小鷹使用的 PET CF或者PPA CF碳纖增強(qiáng)材料，在材料的剛性，強(qiáng)度和抗沖擊性上進(jìn)行了一次飛躍。”

生物基可降解材料如聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、纖維素、全淀粉基等，已廣泛地用于包裝、生物醫(yī)療、紡織業(yè)等領(lǐng)域[6,7,8,9]。生物基可降解材料廢棄后能被土壤中的微生物和水分子分解成小分子，對環(huán)境無污染，屬于環(huán)境友好材料[10,11]。

至于聚乳酸PLA，不能用丙酮進(jìn)行平滑處理，因為它不會融化丙酮，甚至可能使整個打印件變成 "膠狀"，從而破壞它。PLA可以用THF或MEK等化學(xué)品進(jìn)行平滑處理，但其結(jié)果不會像丙酮平滑ABS那樣好。如果你有一些用PVB長絲制作的3D打印件，你可以用異丙醇來進(jìn)行平滑處理。

2023年7月，南極熊獲悉，哈佛研究團(tuán)隊正在致力于創(chuàng)造這種革命性的兒童心臟瓣膜，稱為 FibraValve，可以在短短 10 分鐘內(nèi)通過稱為 PLCL 的聚己內(nèi)酯 (PCL) 和聚乳酸 (PLA) 的材料進(jìn)行組合，使用聚焦旋轉(zhuǎn)噴射紡絲 (FRJS)的新方法進(jìn)行 3D 打印，該技術(shù)允許將結(jié)構(gòu)定制至納米級。

生物基材料由部分可再生或全部可再生材料制成，例如纖維素、淀粉或聚乳酸。這些生物基塑料是可生物降解的，但并不是無條件的。在有水、二氧化碳和生物能量的情況下，可分解塑料能夠被微生物完全生物降解。這些環(huán)境友好材料將來的發(fā)展前景更加廣闊。 紅外顯微已經(jīng)成為表征多層聚合物膜結(jié)構(gòu)之最重要的一種技術(shù)了。

電解液成分：EC = 碳酸乙烯，DMC= 碳酸二甲酯，PVDF = 聚亞乙烯基氟化物，HFP = 六氟丙烯，DOL = 1,3-二氧戊環(huán)，DME = 1,2-二甲氧基乙烷，PLA = 聚乳酸。DEC = 碳酸二乙酯，VC = 碳酸乙烯酯，PC = 碳酸丙烯酯，F(xiàn)EC = 碳酸氟乙烯酯，PEO = 聚環(huán)氧乙烷，EMC = 甲基碳酸乙酯，PEGDA = 聚乙二醇二丙烯酸酯。