【摘要】：隨著熔融沉積造型(FDM)3D打印技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展,大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新,3D打印機(jī)已走入醫(yī)療、家庭等生活場(chǎng)景。而3D打印過(guò)程中排放出的微細(xì)顆粒物是霧霾(PM2.5)源之一,嚴(yán)重影響著人們的身體健康,而目前對(duì)3D打印微粒排放物的研究還比較少。本文利用靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維薄膜,對(duì)3D打印過(guò)程中產(chǎn)生的微細(xì)顆粒形成過(guò)程和納米纖維的過(guò)濾效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和討論。1、基于靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維薄膜,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證了聚己內(nèi)酯(PCL)納米纖維薄膜捕獲FDM 3D打印所釋放的PM 2.5顆粒的可行性,并在不同的測(cè)試環(huán)境下研究了 3D打印排放物的產(chǎn)生和聚集過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)PCL納米纖維薄膜能夠有效捕獲3D打印排放物;(2)相對(duì)濕度對(duì)顆粒的捕獲和聚集起到積極的作用;(3)3D打印排放物的產(chǎn)生和聚集分為四個(gè)階段:PM2.5濃度和粒徑增大緩慢(第一階段),小顆粒不斷產(chǎn)生,濃度迅速增加(第二階段),小顆粒聚集成更大的顆粒,濃度增長(zhǎng)減慢(第三階段),PM2.5濃度和顆粒聚集體的尺寸迅速增加(第四階段);(4)討論了“建筑單元”的微粒充當(dāng)聚集顆粒的基本原理。2、通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法,獲得不同纖維直徑的靜電紡絲制備工藝參數(shù),研究了不同直徑的聚丙烯腈(PAN)納米纖維薄膜對(duì)不同粒徑顆粒物的過(guò)濾效果,最后將最優(yōu)過(guò)濾效果的薄膜應(yīng)用于3D打印過(guò)程中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)通過(guò)靜電紡絲工藝參數(shù)的調(diào)整,可以有效將納米纖維的直徑控制在80mn～260nm之間;(2)較細(xì)的PAN納米纖維薄膜對(duì)不同粒徑顆粒物的整體過(guò)濾效果有較大提升;(3)較細(xì)的PAN納米纖維薄膜對(duì)細(xì)顆粒的過(guò)濾效率有顯著提升;(4)將最佳過(guò)濾效果的PAN納米纖維薄膜用于實(shí)際3D打印過(guò)程中,過(guò)濾效率可達(dá)到80%左右,過(guò)濾效果十分明顯。本文所取得的上述研究成果,拓展了納米纖維薄膜在3D打印中的應(yīng)用,率先提出了一種3D打印排放物捕捉、過(guò)濾的可行有效的研究手段,極大程度上減輕了室內(nèi)3D打印中的空氣污染物危害。同時(shí),研究成果有利于推廣以納米纖維薄膜為基礎(chǔ)的過(guò)濾器在3D打印和其他綠色環(huán)保事業(yè)上的廣泛應(yīng)用。
【圖文】：

Ｗｅｎｓｉｎｇ發(fā)現(xiàn)高溫定影單兀被認(rèn)為是微粒排放的一個(gè)來(lái)源［１７］；邋Ｍ產(chǎn)生的顆粒物排放速度和溫度的影響［１８］；Ｂｕｏｎａｎｎ成功從更大放率的方法［ｉ９］；邋Ｈｅ和Ｒｉｍ在進(jìn)行更全面的研究的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)的關(guān)系ｔ２（），，２１ｌ；邋Ｕｎｗｉｎ研究了大規(guī)模工業(yè)擠出設(shè)備中熱塑性塑料過(guò)程中氣體和顆粒都被排出［２２］；邋Ｋｉｍ等人評(píng)估了來(lái)自不同ＦＤ，直徑小于ｌＯＯｎｍ的顆粒）和揮發(fā)性有機(jī)化合物（ＶＯＣ）的排用于細(xì)絲打印的原材料ｐ］；邋Ａｚｉｍｉ等人基于各種打印機(jī)和熱塑ＵＦＰ和ＶＯＣ量化排放率來(lái)對(duì)顆粒排放進(jìn)行研究［１Ｑ］；邋Ｓｔｅｐｈｅｎｓ乙烯（ＡＢＳ）和聚乳酸（ＰＬＡ）兩種材料，來(lái)測(cè)量３Ｄ打印機(jī)過(guò)率的變化［１３］；邋Ｚｈｏｕ等人測(cè)量使用ＡＢＳ材料，進(jìn)行３Ｄ打印時(shí)，這些顆粒排放高度集中在較小的尺寸范圍的結(jié)論［１４］；邋Ｄｅｎｇ等印顆粒排放的影響，結(jié)果表明加熱過(guò)程中就已經(jīng)觸發(fā)顆粒物的

圖１．２靜電紡絲基本原理［３０］逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X701;TQ051.893

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2619215