连续聚乙醇酸纤维增强聚乳酸可降解复合材料的3D打印工艺研究

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提出了一种连续聚乙醇酸（PGA）纤维增强聚乳酸（PLA）可降解复合材料，用于可生物降解的承载骨植入物应用。采用熔融沉积成型（FDM）工艺制备复合材料试样。研究了打印层厚、打印间距、打印速度和灯丝进给速度等打印工艺参数对PGA纤维增强PLA复合材料力学性能的影响。利用差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）研究了PGA纤维和PLA基体的热性能。采用微焦点X射线三维成像系统表征了制备试样的内部缺陷。拉伸试验中，使用全场应变测量系统检测应变分布并分析试样的断裂模式。采用数字显微镜和场发射扫描电子显微镜观察纤维与基体的界面结合情况和试样的断裂形貌。实验结果表明，试样的拉伸强度与纤维含量和孔隙率相关。打印层厚和打印间距对纤维含量有显著影响。打印速度不影响纤维含量，但对拉伸强度有轻微影响。减小打印间距和层厚可增加纤维含量。纤维含量为77.8%、孔隙率为1.82%的试样沿纤维方向的拉伸强度最高，达到209.32±8.37 MPa，高于皮质骨和聚醚醚酮（PEEK）的拉伸强度，表明连续PGA纤维增强PLA复合材料在可生物降解承载骨植入物制造中具有巨大潜力。

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