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3D打印影响室内空气质量 研究仍需进一步检测

2020年12月29日 09:56:14来源:仪器网

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  【仪器网 材料化工】从20世纪80年代3D打印成为现实开始,仅仅30多年,3D打印技术就已经深入到社会生活的各个方面。工业级别的3D打印机可以用于复杂零部件的一次成型,不仅可以减少成本,还可以保持零件之间质量与精度的统一,还可以用于模具的快速制作,提高生产效率。而桌面级别的3D打印机也已经在我们的日常生活中有了广泛应用。
 
  3D打印的工作原理是以线材塑料或其他基础材料为原料,通过高温将材料融化,并按照数字模型分区形成的截面逐层累增打印。常用的热塑材料有ABS树脂、HIPS、聚碳酸酯、尼龙等。在打印过程中,热塑材料在高温下融化,不仅会释放出多种挥发性有机化合物(VOCs),还会释放出大量超微颗粒(UFP,直径小于0.1微米的粒子),从而降低室内空气质量,甚至对人体健康造成危害。
 
  不同材料进行3D打印时释放的VOCs成分也有区别,例如ABS会释放苯乙烯。对人体神经系统、呼吸系统、循环系统等造成毒害。而超微颗粒可以通过呼吸在肺部沉积,甚至透过肺泡进入血液循环系统,从而损害人体健康。过去几年,已经有多项研究对3D打印释放的污染物对人类健康可能造成的负面影响进行了调查,并得出了一些结果。例如UL化学安全和佐治亚理工学院就曾进行过为期两年的调查,探讨台式3D打印机对室内空气质量影响。
 
  12月15日,3D打印和新兴材料暴露和风险评估研讨会上,一些新的研究成果发布,不仅揭示了3D打印释放的超微颗粒对室内空气质量和公共健康的影响,也探讨了这些释放物的具体成分、颗粒大小和停留时间等研究。如美国国家职业安全和健康研究所的研究评估了ABS 树脂释放的颗粒对于人类肺部细胞的毒性。
 
  3D打印污染排放的研究对于检测仪器的依赖程度很高。其中的VOCs可以需要使用质谱仪器进行检测。美国环境保护署的一项研究就使用了定制的反应器和质谱仪(热诊断研究系统(STDS)),在反应器中模拟实际打印过程中加热的时间、温度以及以及喷嘴处的氧气浓度,然后利用质谱仪器进行分析。超微颗粒的在环境空气污染研究就已经有了较为成熟的计数与分析系统,可以集超微颗粒计数和视频记录于一体。通过类似的系统,研究者可以分析3D打印时,超微颗粒的分布、在空气中的停留时间等情况。
 
  目前,3D打印污染排放的研究仍然处于起步阶段,国内的相关研究更少。技术是科技发展的趋势之一,未来还会在生产和生活中进一步普及。因此关于这种技术对环境的污染和对人体健康的损害都是必须要解决的问题。有一些简单的措施可以帮助操作人员减少3D 打印对室内空气质量的负面影响,比如保持通风良好、为3D打印加装外壳、等喷嘴温度设置为材料温度范围的下限等。然而这些措施治标不治本,要想彻底解决这一难题,我们还是需要从材料以及3D打印技术本身的改进着手,而这要求我们升级检测手段,对3D打印污染排放有更深的了解。
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