周期性泄压操作是保证结构完整性的基本要求。 在聚乳酸（PLA）和淀粉生物复合材料的压缩模塑过程中，这种操作通常被称为“脱气循环”，对于排出材料基体中捕获的空气和挥发物至关重要。如果没有这种反复的压力释放和重新施加，材料将无法达到功能使用或测试所需的密度和均匀性。
通过反复释放和重新施加压力，您可以主动排出导致结构弱点的气穴。对于生产低孔隙率的复合材料板材，以获得可靠、可重复的力学测试结果，这一过程是不可或缺的。
脱气循环的力学原理
排出捕获的挥发物
当生物复合材料在实验室压机中经受加热和加压时，空气和挥发性物质常常会被捕获在材料层或颗粒之间。
周期性泄压为这些气体创造了物理逃逸路径。通过暂时释放夹紧力，您可以在聚合物完全固化之前，让捕获的空气从模腔中逸出。
降低孔隙率
如果连续施加压力而不进行泄压循环，气体将被密封在复合材料内部，形成微观空隙。
脱气循环通过在气体排出后让材料更紧密地沉降来解决这个问题。这显著降低了成品复合材料板的孔隙率，从而得到更致密、更坚固的材料。
对材料性能的影响
消除内部应力
捕获的气体不仅仅是空的空间；在加热下，它们会变成加压的空腔，对周围材料施加力。
这会在复合材料板内部产生应力。脱气循环可以缓解这种压力，使聚合物链得以松弛，并防止形成可能导致部件翘曲或弱化的残余应力。
防止结构缺陷
气穴的存在会阻碍PLA基体和淀粉增强体之间的粘合。
如果这些空穴仍然存在，材料就容易发生分层（层分离）和其他内部缺陷。泄压循环确保了相之间的更好粘合，防止了这些关键的失效模式。
要避免的常见误区
“一蹴而就”压制的风险
认为保持高而恒定的压力足以固化材料是一种常见的错误。
然而，恒定的压力会将空气锁在内部，而不是将其排出。跳过周期性泄压会导致样品表面看起来坚固，但内部结构却受到损害。
测试可靠性受损
对于研究人员来说，模塑过程的主要产出通常是数据的透明度。
未经脱气循环生产的样品在力学性能上会表现出高度的可变性。这种不可靠性使得无法准确表征材料，从而使测试结果无效。
为您的目标做出正确选择
为了确保您的PLA和淀粉生物复合材料按预期性能工作，请根据您的具体目标应用泄压策略：
- 如果您的主要关注点是力学测试： 严格遵守脱气循环，以消除缺陷，并确保您的数据反映真实的材料性能，而不是加工错误。
- 如果您的主要关注点是材料的耐久性： 使用周期性泄压来最大限度地减少孔隙率和内部应力，这些是导致分层和过早失效的主要因素。
脱气循环不仅仅是一个程序性的形式；它是区分有缺陷样品和高性能生物复合材料的关键因素。
总结表：
| 特性 | 周期性泄压的目的 | 对最终复合材料的影响 |
|---|---|---|
| 气体管理 | 排出捕获的空气和挥发物 | 消除内部空隙和气穴 |
| 材料密度 | 允许颗粒紧密沉降 | 提高密度并降低孔隙率 |
| 结构粘合 | 促进PLA和淀粉的粘合 | 防止分层和内部缺陷 |
| 数据准确性 | 消除加工变量 | 确保可重复的力学测试结果 |
| 应力释放 | 释放加压的气穴 | 防止翘曲和内部残余应力 |
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参考文献
- Yokiushirdhilgilmara Estrada-Girón, Francisco Javier Moscoso‐Sánchez. Characterization of Polylactic Acid Biocomposites Filled with Native Starch Granules from Dioscorea remotiflora Tubers. DOI: 10.3390/polym16070899
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
