添加碳纳米管（CNT）和聚硅氧烷增强的聚乳酸复合材料的冲击强度和耐热性能得到提升

《Polymers for Advanced Technologies》：Improved Impact Strength and Thermal Resistance of Polylactide Composites Reinforced With CNT and Polysiloxanes

本研究制备了含多壁碳纳米管（MWCNTs）和硅酮流体（SF）的聚乳酸（PLA）复合材料，通过挤出成型和3D打印/注塑工艺优化加工性能。实验表明，0.1-0.2wt%的SF/MWCNTs复合添加可显著提升PLA的冲击强度（140%以上）和热稳定性（温度提升23℃），同时改善分散性，为增材和注塑成型应用提供新方案。

　　

摘要

本研究制备并表征了以聚乳酸（PLA）为基础、添加了多壁碳纳米管（MWCNTs）和两种聚二甲基硅氧烷（SF—硅油）的复合材料。研究旨在提高PLA的冲击强度和耐热性，PLA是一种常用于FDM 3D打印的热塑性材料。通过挤出工艺制备了含有不同浓度MWCNTs的复合材料，并使用FDM和注塑成型技术进行加工。对这些复合材料进行了全面的机械、热学和结构性能评估。结果表明，CNT/SF改性剂改善了PLA基体中的纳米管分散性，减少了纳米管的聚集现象，并提高了材料的加工性能，尤其是显著提升了熔体流动速率。值得注意的是，在含有1 wt% CNT/SF的注塑样品中，冲击强度提高了140%以上。此外，热重分析证实了材料的耐热性得到了改善，降解温度上升了23°C。研究结果表明，即使添加少量的（0.1–0.2 wt%）SF/nanotubes也能有效增强PLA复合材料的机械性能，同时保持其耐热性，这对于通过增材制造和注塑成型技术制作的结构部件来说具有很大的潜力。研究结果强调了选择合适的CNT改性剂的重要性，这种改性剂在提升某些性能方面起着关键作用，而仅使用纯CNTs对PLA进行改性是无法实现这些效果的。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可应合理要求向通讯作者索取。