一种Nafion空心管结构的直写打印方法技术

本发明专利技术公开了一种Nafion空心管结构的直写打印方法，将离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺混合并进行搅拌处理，然后经抽真空处理得到浓度45％的Nafion基体3D打印墨水；将泊洛沙姆粉末与去离子水混合，搅拌后得到无色透明凝胶状的牺牲层打印墨水；设置打印工艺参数，利用制备的Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水进行直写打印，得到空心结构；将得到的空心结构置于真空中进行加热固化处理，然后将固化后的结构置于的水中去除牺牲层，得到Nafion空心管结构。本发明专利技术将3D打印技术与Nafion的铸膜结合起来，能够实现个性化多参数的Nafion空间管结构的快速制造。的Nafion空间管结构的快速制造。

【技术实现步骤摘要】
一种Nafion空心管结构的直写打印方法


[0001]本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种Nafion空心管结构的直写打印方法。

技术介绍

[0002]管状Nafion结构可用于检测烟草中的芳香烃、烷烃等，也可用于制造管状离子型压力、扭转、应力传感器。但是，现有的空心管铸膜或者热压工艺制备Nafion空心管工艺需要制造模具，不利于实现空心Nafion管结构参数多样化制造，因此不利于该材料的推广及应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种Nafion空心管结构的直写打印方法，将3D打印技术与Nafion的铸膜结合起来，解决基于个性化多参数的Nafion空间管结构的快速制造难题，在此基础上实现空心管IPMC驱动器或者传感器的制造，亦可以实现阵列式空心管结构的制造。
[0004]本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种Nafion空心管结构的直写打印方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺混合并进行搅拌处理，然后经抽真空处理得到浓度45％的Nafion基体3D打印墨水；
[0007]S2、将泊洛沙姆粉末与去离子水混合，搅拌后得到无色透明凝胶状的牺牲层打印墨水；
[0008]S3、利用步骤S1制备的Nafion基体3D打印墨水和步骤S2制备的牺牲层打印墨水进行直写打印，得到空心结构；
[0009]S4、将步骤S3得到的空心结构置于真空中进行加热固化处理，然后去除固化后结构的牺牲层，得到Nafion空心管结构。
[0010]具体的，步骤S1中，离子聚合物溶液Nafion的质量百分数为5％～25％，离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺的质量比为1：(1～3)。
[0011]具体的，步骤S1中，磁力搅拌的温度为60～70℃，转速为800～1000rpm/min，搅拌时间为7～8小时。
[0012]具体的，步骤S2中，泊洛沙姆粉末与去离子水的质量比为1：(2.5～3)。
[0013]具体的，步骤S2中，搅拌速度为1500～2000rpm/min，搅拌时间为20～30min。
[0014]具体的，步骤S3具体为：
[0015]S301、分别调节Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水的挤出气压，调节打印喷头与成形板的位置，进行参数预调，使打印墨水的线条出丝均匀；
[0016]S302、运行G代码，同时挤出Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水；
[0017]S303、调节成型舱/板温度，使打印的空心管结构固化成型。
[0018]进一步的，步骤S301中，打印机的扫描速度为9.5～20mm/s，Nafion基体3D打印墨
水的挤出气压P
nafion
为0.3～0.6MPa，牺牲层打印墨水的匹配气压为(0.3～0.5)P
nafion
，打印喷头距离成型舱/板的高度为0.75～1.75mm。
[0019]进一步的，步骤S303中，成型舱/板的温度为40～60℃。
[0020]具体的，步骤S4中，加热固化的温度为115～120℃，固化时间为2～4h。
[0021]具体的，步骤S4中，将固化结构置于5～25℃的水中去除牺牲层。
[0022]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0023]一种Nafion空心管结构的直写打印方法，解决基于个性化多参数的Nafion空间管结构的快速制造难题，在此基础上实现空心管IPMC驱动器或者传感器的制造，亦可以实现阵列式空心管结构的制造。
[0024]进一步的，步骤S1离子聚合物溶液Nafion浓缩成45％可以保证打印墨水的储能模量打印损耗模量，打印墨水挤出后能够保持形状，离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺(DMA)的质量比为1：(1～3)，在这个浓度范围内，保证Nafion固化时不开裂。
[0025]进一步的，磁力搅拌的温度为40～60℃，转速为800～1000rpm/min，搅拌时间为7～8小时，保证浓缩过程的平稳性，使得Nafion处于半结晶状态。
[0026]进一步的，泊洛沙姆粉末与去离子水的质量比为1：(2.5～3)。保证形成F127凝胶，使其具有触变特性。
[0027]进一步的，搅拌速度为1500～2000rpm/min，搅拌时间为20～30min。保证泊洛沙姆粉末与去离子水形成均匀的凝胶状态。
[0028]进一步的，分别调节Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水的挤出气压，调节打印喷头与成形板的位置，进行参数预调，使打印墨水的线条出丝均匀；运行G代码，同时挤出Nafion基体3D打印墨水和牺牲层打印墨水；调节成型板温度，使打印的空心管结构固化成型；保证空心管的打印过程工艺的稳定性。
[0029]进一步的，步骤S301中，打印机的扫描速度为9.5～20mm/s，Nafion基体3D打印墨水的挤出气压P
nafion
为0.3～0.6MPa，牺牲层打印墨水的匹配气压为(0.3～0.5)P
nafion
，打印喷头距离成型板的高度为0.75～1.75mm。，通过设置参数保证打印出来的空心管形状可控，且成型好。
[0030]进一步的，调节成型板温度40～60℃，使打印的空心管结构固化成型。
[0031]进一步的，加热固化的温度为115～120℃，固化时间为2～4h，通过加热，使得Nafion由半结晶转为结晶状态。
[0032]进一步的，水的温度为5～25℃。该温度F127溶解速度适中，不会对打印的空心管本体结构受损。
[0033]综上所述，本专利技术将3D打印技术与Nafion的铸膜结合起来，能够实现个性化多参数的Nafion空间管结构的快速制造。
[0034]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0035]图1为本专利技术流程图；
[0036]图2为本专利技术打印的空心管结构图；
[0037]图3为本专利技术打印的阵列空心管结构图。
具体实施方式
[0038]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0039]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0040]还应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Nafion空心管结构的直写打印方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺混合并进行搅拌处理，然后经抽真空处理得到浓度45％的Nafion基体3D打印墨水；S2、将泊洛沙姆粉末与去离子水混合，搅拌后得到无色透明凝胶状的牺牲层打印墨水；S3、利用步骤S1制备的Nafion基体3D打印墨水和步骤S2制备的牺牲层打印墨水进行直写打印，得到空心结构；S4、将步骤S3得到的空心结构置于真空中进行加热固化处理，然后去除固化后结构的牺牲层，得到Nafion空心管结构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，离子聚合物溶液Nafion的质量百分数为5％～25％，离子聚合物溶液Nafion与二甲基乙酰胺的质量比为1：(1～3)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，磁力搅拌的温度为60～70℃，转速为800～1000rpm/min，搅拌时间为7～8小时。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，泊洛沙姆粉末与去离子水的质量比为1：(2.5～3)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，搅拌速度为1500～2000rpm/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗斌，张世波，李小兰，
申请(专利权)人：邵阳学院，
类型：发明
国别省市：