何 惠，郝 飒，张嘉文，刘克非，吴庆定

（中南林业科技大学 材料成形研究所，湖南 长沙 410004）

DOI:10.13732/j.issn.1008-5548.2022.01.011

收稿日期： 2021-07-13，修回日期：2021-10-22，在线出版时间：2021-12-01。

基金项目：湖南省重点领域研发计划项目，编号：2019GK2244；湖南省自然科学基金-常德市联合基金项目，编号：2020JJ6065。

第一作者简介：何惠(1996—)，女，硕士研究生，研究方向为生物质粉体材料成形理论与技术。E-mail：1390218591@qq.com。

通信作者简介：吴庆定(1963—)，男，教授，博士，博士生导师，研究方向为材料加工工程。E-mail：wudingle@126.com。

摘要：为拓展桉木的高值清洁利用领域、丰富熔融沉积法(FDM)3D打印耗材，桉木粉末进行碱处理后，引入马来酸酐接枝(POE)相容剂，再与聚乳酸(PLA)复合，制备出桉木-PLA复合线材；基于响应面试验设计与分析方法，优化桉木-PLA复合线材的制备工艺参数；对桉木-PLA复合线材进行测试与表征；优化FDM-3D打印的工作参数，并制作了产品。结果表明：当桉木粉末的质量分数为15.6%、 POE相容剂的质量分数为5.1%、挤出成形温度为170℃时，制备出的桉木-PLA复合线材的热稳定性好、强度高、韧性好；针对直径为1.75 mm的桉木-PLA复合线材，当打印温度为210℃、填充率为60%、层高为0.3 mm、打印速度为30 mm/s时，FDM-3D打印作品的静曲强度、冲击韧性、肖氏硬度以及表面粗糙度最佳，可满足家居及办公摆件、工业品辅助件的要求。

关键词：桉木-聚乳酸复合线材；熔融沉积法3D打印；响应面；参数优化

Abstract：After eucalyptus powder was alkali-treated, maleic anhydride graft(POE) compatibilizer is introduced and polylactic acid(PLA) was combined, eucalyptus-PLA composite wire was prepared in order to expand the field of high-value clean use of eucalyptus and enrich the fused deposition method(FDM)3 D printing consumables.Based on the response surface test design and analysis method, the preparation process parameters of eucalyptus-PLA composite wire were optimized.The eucalyptus-PLA composite wire was tested and characterized. Working parameters of FDM-3 D printing were optimizedand the product was produced. The results show that when the mass fraction of eucalyptus powder is 15.6%, the mass fraction of compatibilizer POE is 5.1% and the extrusion temperature is 170 ℃, the prepared eucalyptus-PLA composite wire has good thermal stability and high strength, good toughness.For the eucalyptus-PLA composite wire with a specification of 1.75 mm, when the printing temperature is 210 ℃, the filling rate is 60%, the layer height is 0.3 mm and the printing speed is 30 mm/s, the static bending strength,impact toughness, shore hardness and surface roughness of FDM-3 D printing works are the best, which can meet the requirements of household, office decorations and industrial accessories.

Keywords：eucalyptus-polylactic acid composite wire; fused deposition method 3D printing; response surface; parameter optimization

参考文献（References）：

[1]陈露露, 富艳春.速生桉木材性及对家具设计和制造的影响[J].艺术科技, 2019, 32(3): 285-287.

[2]黄国勤, 赵其国.广西桉树种植的历史、现状、生态问题及应对策略[J].生态学报, 2014, 34(18): 5142-5152.

[3]王恒, 胡纯利.以桉木次小薪材及三剩物为原料生产造纸木片技术探讨[J].轻工科技, 2016, 32(2)：89-91.

[4]孙静.速生桉单板层积材家具的造型设计和结构研究[D].南京: 南京林业大学, 2012.

[5]吴智慧, 黄琼涛.利用速生桉木多层单板生产家具弯曲木零部件的技术[J].家具, 2015, 36(5): 6-11.

[6]张钰雯.速生桉木材材性改良的研究[D].南宁: 广西大学, 2014.

[7]IBRAHIM A.A study of optimal utilization of wood resource through alternative use of wood waste in fish smoking[J].International Journal of Fisheries and Aquaculture, 2015, 7(8): 127-131.

[8]ANDRÉ L M, BRUNO D M, PEDRO H G C.Thermochemical and physical properties of two fast-growing eucalypt woods subjected to two-step freeze-heat treatments[J].Thermochimica Acta, 2015, 615: 15-22.

[9]王颂, 曹永建, 李兴伟, 等.木塑复合3D打印耗材制备研究进展[J].林业与环境科学, 2019, 35(4): 118-122.

[10]吴庆定, 夏余平, 赵橄培.廉价碳汇资源高值清洁利用技术[M].北京: 中国林业出版社, 2019.

[11]李佩.基于草本植物的木质纤维制备及应用研究[D].长沙: 中南林业科技大学, 2020.

[12]张春蕊, 鞠锦勇.不同填充率下FDM3D打印预制件建模及力学性能分析[J].中国塑料, 2020, 34(6): 66-72.

[13]石庆杰, 肖军杰, 程光耀, 等.3D打印PLA材料的工艺参数优化[J].绿色包装, 2018(8): 55-61.

[14]宋喜艳, 刘坤键, 唐小杰, 等.竹质复合防眩板材的制备与性能表征[J].中国粉体技术, 2020, 26(5): 33-40.

[15]吴庆定.木质粉末温压成形原理与技术[M].长沙: 湖南大学出版社, 2012.

[16]郝飒.基于FDM的生物质复合材料制备及性能表征[D].长沙: 中南林业科技大学, 2021.