该文档属于类型a，是一篇关于改进聚乙醇酸（PVA）熔融沉积成型（FDM）工艺性能的原创研究论文。以下是针对该研究的学术报告：

作者及机构
本研究由Jintian Wu、Ning Chen和Qi Wang共同完成，所属机构为四川大学高分子研究所、高分子材料工程国家重点实验室（中国成都）。论文发表于《Polymers for Advanced Technologies》期刊，2018年1月正式接受，DOI编号为10.1002/pat.4256。

学术背景
研究领域为高分子材料加工与3D打印技术。传统聚乙醇酸（PVA）因分子内和分子间强氢键作用，熔融温度（Tm）接近分解温度（Td），难以通过熔融加工（如FDM）制备组织工程支架。尽管PVA具有优异的生物相容性和亲水性，但其加工性能限制了其在FDM中的应用。本研究旨在通过甘油和水的复合增塑作用，破坏PVA氢键网络，降低其熔点和结晶度，从而开发一种适用于FDM的新型热塑性PVA材料。

研究流程
1. 热塑性PVA制备
- 增塑剂配方设计：采用甘油和水作为复合增塑剂，设计5种配比（水占比0%至100%），与PVA混合后密封静置8小时（40℃）。
- 挤出成型：通过单螺杆挤出机制备直径1.75±0.05 mm的丝材，挤出温度范围为135–190℃。

1. FDM打印工艺优化

   • 使用RepRap X350Pro打印机，喷嘴直径0.4 mm，温度设定为160–180℃，打印速度100 mm/min，层厚0.2–0.36 mm。
     
   • 通过调整填充密度（20%–80%）和层厚，评估打印件的力学性能和尺寸精度。
     

2. 材料表征

   • 结构分析：通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）研究氢键破坏和结晶度变化。
     
   • 热性能测试：差示扫描量热法（DSC）测定熔点，动态机械分析（DMA）评估玻璃化转变温度（Tg）。
     
   • 流变与力学性能：毛细管流变仪测试剪切粘度，万能试验机测定压缩模量和层间结合强度。
     

3. 打印件性能评估

   • 尺寸精度：通过3D扫描仪对比CAD模型与打印件的表面偏差。
     
   • 支架性能：测试不同孔隙率支架的压缩模量（0.99–27.68 MPa）和孔隙尺寸（87–1437 μm）。
     

主要结果
1. 增塑机制：FTIR显示水的加入使—OH伸缩振动峰向高频移动（从3338 cm⁻¹至3448 cm⁻¹），表明氢键被破坏；XRD证实水的占比越高，结晶度越低（从58.1%降至15.3%）。
2. 热性能改进：DSC显示复合增塑剂将PVA熔点从230℃降至127.4℃（PVA/40W），使熔融加工成为可能。
3. 工艺窗口：当水占比50%时（PVA/20G20W），材料兼具良好流动性和压缩模量（24.9 MPa），且无增塑剂析出。
4. 打印优化：最佳工艺参数为喷嘴温度175℃、层厚0.3 mm，此时层间结合强度达4.12 MPa。
5. 支架性能：60%孔隙率的支架具有448 μm孔径和10.96 MPa压缩模量，满足组织工程需求。

结论与价值
本研究通过复合增塑策略，首次实现了PVA的FDM加工，解决了其熔融加工的瓶颈问题。科学价值在于揭示了水/甘油比例对PVA氢键网络和结晶行为的调控机制；应用价值在于为生物医用支架的定制化制造提供了新材料，且材料透明、无毒性。

研究亮点
1. 创新方法：首次将甘油/水复合增塑剂用于PVA的FDM加工，提出“非冻结结合水”状态对Tg的影响机制。
2. 工艺突破：明确了水占比50%为最佳平衡点，避免增塑剂析出或流动性不足。
3. 应用潜力：打印的支架具备可控孔隙结构和力学性能，可直接用于骨组织工程。

其他发现
研究还发现，高温（180℃）下PVA丝材会因水分蒸发产生气泡，导致表面粗糙，这为后续工艺优化提供了方向。

该报告完整覆盖了研究的背景、方法、结果和意义，可供同行研究者全面了解此项工作的创新性与实用性。