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，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，但成型速度過低時(shí)則無法成型外觀規(guī)則平整的纖維。同樣，外加N2氣體壓強(qiáng)過大時(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。