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为减少农作物秸秆生物质资源的浪费和环境污染,降低材料的成本,低碳环保,提高农作物秸秆生物质资源的高值化、循环可再生、综合利用。为工业化信息化的深度融合,新型材料与绿色农业、生态农业、现代化农业协同发展,加快传统产业升级转型提供作用,本论文对玉米秸秆作为3D打印用PLA复合材料的制备工艺进行了研究。1.秸秆纤维粉末越细,分子间结合面接触越多,复合材料的力学性能越好,打印的外观越细腻。而由于秸秆颗粒直径越大的玉米秸秆粉末材料具有较大长径比,在机械力作用下混合很容易出现纤维层架和重叠现象,导致与聚乳酸混合不均匀,纤维在复合材料基体中分散不均,进而致使最终的复合材料在外力的作用下容易从基体中断裂,导致材料变脆的原因。也解释了 20目<h≤100目玉米秸秆粉末材料添加具有较大的直径比,由其制备的复合材料弯曲强度和拉伸强度反而不高。添加100目<h≤140目玉米稻杆纤维复合材料的断面外观形貌最好,3D打印效果理想,表征力学性能最佳。2.通过碱液预处理,硅烷偶联剂具有改性玉米秸秆表面结构,采用模压工艺再经过挤出机挤出制备玉米秸秆3D打印复合材料,利用接触角测量和电子万能材料试验机探究了碱液处理度、偶联剂添加量、玉米秸秆粉填充量对3D打印复合材料力学性能的影响。结果表明,碱处理浓度为0%,偶联剂占秸秆粉质量的3%,玉米秸秆粉填充量为20%时,复合材料的拉伸强度为34.6MPa,弯曲强度为44.7MPa,此时力学性能最好。3.通过SEM观察纤维表面发现,NaOH使纤维结构变得更加疏松,水分更容易进入纤维结构内部,玉米秸秆耐水性下降;KH570包覆在纤维表面,使纤维表面更加光滑,孔洞减少,减小纤维与水分的接触,玉米秸秆耐水性提高。通过分析红外光谱可知:NaOH处理后,-OH伸缩振动峰增强,1600cm-1处木质素的特征峰明显减弱;加入KH570后,-OH伸缩振动峰减弱,-CH-面内弯曲振动峰和-C-O-的伸缩振动峰增强。NaOH和KH570分别可以提高玉米秸秆的初始热降解温度和玉米秸秆在697.3℃的残留质量,NaOH和KH570均可以提高玉米秸秆的拐点温度,因此,NaOH和KH570的加入可以提高玉米秸秆的热性能。4.运用低温等离子技术改性玉米秸秆材料,研究等离子改性玉米秸秆材料的物理表征和改性玉米秸秆PLA复合材料的力学性能等参数的影响。结果表明:经过等离子体发生器改性过的玉米秸秆处理材料并未改变其化学结构,但是减少了其纤维中的羟基数量,使得材料的亲水性减弱,同时,等离子体改性一定程度上增强了玉米秸秆PLA复合材料中纤维之间的结合力,提高了材料纤维的强度,所以在制备材料时,当改性玉米秸秆的添加量为聚乳酸质量的10%时,改性玉米秸秆PLA复合材料的拉伸强度高于未改性材料的拉伸强度,此时未改性的玉米秸秆材料3D打印材料的拉伸强度为25.1006MPa,改性玉米秸秆3D打印用PLA复合材料的拉伸强度达到最大,为27.4730MPa。这种用等离子体技术改性玉米秸秆PLA复合材料之后制备出的材料是一种绿色环保材料。