在3D打印中使用的聚合物纤维的水分吸附和降解
Andrey Aniskevich1, Olga Bulderberga1, Leons Stankevics1
1Institute for Mechanics of Materials, The University of Latvia, Jelgavas Str. 3, LV-1004 Riga, Latvia.
Polymers
|June 28, 2023
概括
湿度显著影响3D打印丝,影响其机械性能. 了解丝的水分吸收对于可靠的丝制造 (FFF) 应用至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 在化纤维制造 (FFF) 中使用的纤维容易吸收水分.
- 吸收水分可能会降低3D打印零件的机械性能和性能.
- 了解不同线材材料的吸湿行为对于优化其使用至关重要.
研究的目的:
- 为了实验研究12个常见的FFF纤维的水分吸附过程.
- 使用Fick的扩散模型量化吸附参数并分析水分扩散性.
- 评估吸收湿度对灯丝机械性能的影响,并对其对水的敏感性进行分类.
主要方法:
- 实验性水分吸附测试是在室温相对湿度 (16-97%) 的广泛范围内进行的.
- 菲克的扩散模型,包括一个二维的气溶液,被应用来分析吸附数据.
- 确定了水分吸附等温体,并评估了水分扩散率与相对湿度的依赖性.
- 机械性能 (弹性模量,强度) 在吸收水分之前和之后被测量,以量化降解.
主要成果:
- 在几种光纤材料中发现了高湿度吸附能力.
- 湿度扩散性显示出对相对湿度的不同依赖性:六种材料独立,四种材料下降,两种材料增加.
- 胀应变与水分含量线性相关,高达0.5%.
- 根据减少机械性质,细丝被分为对水的低 (2-4%),中等 (5-9%) 和高 (>10%) 敏感性.
结论:
- 导线的水分吸附显著影响机械性能,如刚性和强度.
- 扩散系数与相对湿度的关系在不同线类型之间存在很大差异.
- 负责任地应用3D打印零件需要考虑灯丝吸收水分及其对材料性能的影响.
