多孔TiO2颗粒作为3D打印热固性聚合物的增强填料

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Porous TiO2 particles as reinforcing fillers for 3D printing thermosetting polymers

　　

摘要

合成高性能颗粒复合材料通常需要解决填料分散不良和工艺复杂的问题。因此，寻找廉价且易于使用的填料，以便使用简单设备生产这类复合材料的需求变得越来越重要。本文报道了利用桌面型紫外光3D打印机，制备出由二维二氧化钛多晶型（即鳞片状二氧化钛）构成的多孔介观颗粒（PMPs）。这些颗粒由自组装的一维二氧化钛链组成，与基于丙烯酸的商用树脂结合，形成增强型聚合物复合材料。通过高剪切混合实现了颗粒在单体中的均匀分散。添加2 wt.%的填料后，材料的抗拉屈服应力（TYS）从31 MPa（纯聚合物）提高到了55 MPa，同时断裂时的应变保持在约10%左右。当填料含量达到5 wt.%时，弹性模量从1.75 GPa增加到了约2.4 GPa。性能的提升很可能与介观颗粒的多孔结构有关，聚合物能够渗透到这些孔隙中，从而形成非常牢固的界面。这项工作具有重要意义，因为它为热固性聚合物（这类聚合物普遍存在的一个局限性）提供了增强强度和韧性的新方法。考虑到制备PMPs的简便性、可扩展性和低成本，这一点尤为重要。