供稿人:王忠睿 李滌塵 發(fā)布日期：2017-07-22
熔融靜電紡絲技術(shù)（MEW）是一種常見(jiàn)的增材制造技術(shù)，常用于進(jìn)行聚己內(nèi)酯材料（PCL）成型，而在一些對(duì)材料穩(wěn)定性及耐久性要求較高的場(chǎng)合，PCL并不適用。長(zhǎng)期以來(lái)，聚丙烯材料（PP）由于其優(yōu)良的穩(wěn)定耐久特性而被廣泛應(yīng)用于縫合用線等醫(yī)療用品的制造。近日，澳大利亞昆士蘭理工大學(xué)和德國(guó)烏茲堡大學(xué)的研究人員實(shí)現(xiàn)了聚丙烯微纖維的增材制造，并對(duì)該制造工藝的影響因素進(jìn)行分析。
研究人員使用熔融靜電紡絲設(shè)備，在熔融溫度215℃，外加N2氣體氣壓0.5~1bar，外加電壓6.2kV的工藝條件下，進(jìn)行聚丙烯微纖維熔融靜電紡絲。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，基板預(yù)熱至70℃以上時(shí)，聚丙烯微纖維與基板結(jié)合效果最佳。
圖1 基板預(yù)熱至70℃、80℃、90℃時(shí)成型效果
此外，研究人員還研究了通過(guò)改變打印速度控制纖維尺寸及成型效果的方法，如圖2所示，通過(guò)采用不同的成型速度可以獲得不同直徑的聚丙烯微纖維，但成型速度過(guò)低時(shí)則無(wú)法成型外觀規(guī)則平整的纖維。同樣，外加N2氣體壓強(qiáng)過(guò)大時(shí)，也會(huì)影響纖維成型效果。
圖2 成型速度及N2氣壓對(duì)纖維成型效果影響
保證聚丙烯微纖維的制造精度是MEW工藝的關(guān)鍵，通過(guò)工藝優(yōu)化，研究人員成功實(shí)現(xiàn)了聚丙烯微纖維的累加成形，圖3展示了打印速度750mm/min工藝條件下通過(guò)熔融靜電紡絲成型的聚丙烯微纖維網(wǎng)格微觀結(jié)構(gòu)，圖中纖維直徑為16.4μm±0.2μm，各層纖維間排列整齊有序，成型精度良好。
圖3 使用MEW工藝成型聚丙烯微纖維至10層
聚丙烯微纖維快速成型的成功，使得聚丙烯微纖維材料在醫(yī)療用品制造等方面的應(yīng)用更加廣闊，也也將大大促進(jìn)快速成型技術(shù)在纖維紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用。