在最近发表在《今日材料通讯》杂志上的一篇文章中，研究人员讨论了用可回收的一次性口罩在使用后构建 3D 可打印材料。

在 Covid-19 大流行之后，使用口罩作为减少感染的主要工具是一种普遍的做法，这种做法在全球范围内越来越普遍。这些“个人防护装备”（PPE）物品通常是一次性的，由聚合材料制成。因此，对环境的影响并非微不足道。此类垃圾随后必须按照国家法律要求进行处理。

最近检查口罩的成分和可回收性的研究提出了其他问题，因为它们由许多难以一起回收的组件构成。因此，为了有效地回收聚丙烯 (PP) 进行回收，选择和粉碎程序是必要的，并且必须考虑由此产生的费用。

然而，由于 PP 被视为一种“商品”，因此需要针对利润率允许经济上可行的回收利用的高附加值项目进行开发。毫无疑问，3D 打印中采用的挤压方法，也称为熔丝制造 (FFF) 和熔融沉积成型 (FDM)，是合格的行业之一。在这种方法中，灯丝的成本明显高于实际材料的成本。由回收材料制成的长丝的开发是扩大对更环保材料的追求的关键组成部分，这也影响了增材制造。

在这项研究中，作者在小型挤出机中向混合物中添加了不同量的滑石粉，以提供由干净的外科口罩制成的聚丙烯材料，具有适当的流变学和热学特性。这不是一个完全令人满意的解决方案，因此使用首次使用的聚丙烯共聚物代替了一些口罩。两种配方分别含有 35 和 50 wt.% 的原始口罩材料和 20 wt.% 的滑石粉，用于 3D 打印。然后使用实验室双螺杆挤出机放大配方，并通过回收清洁的用后口罩 (AUM) 以尽可能接近地模拟现场回收条件。挤出的颗粒经过处理制成打印丝后，最终被验证为用于 3D 打印的挤出材料。

在一个小型装置中，将各种滑石浓度应用于清洁口罩的过滤材料。在实验室双螺杆挤出机中，使用原始口罩或回收的消毒后使用口罩和首次使用的 PP 共聚物来构建两种特定的配方。然后使用工业挤出机械将颗粒旋转并验证为用于 3D 打印的材料。

研究人员将 3D 打印的标准拉伸试样与商用 3D 打印材料的机械特性进行了比较，以评估 3D 打印物体的质量。从企业和学校的专门垃圾箱收集的用后口罩以及来自单一制造商的全新口罩都被使用。在这些地点，全新的口罩在入口处掉落，使用后在出口处丢弃。专业公司依法对用过的PPE进行清洗。

根据研究结果，仅凭机械再生口罩不可能制造出具有足够流变性能和体积收缩率的材料。尽管所选择的性能有所改善，但无论是基于面膜的材料还是添加了 40% 重量的滑石粉的材料都不够用。首次使用的聚丙烯共聚物部分取代了配方中的口罩数量，以克服这一限制。

当考虑到流变和收缩特性时，确定获得的材料适用于 3D 打印技术，并使用基于 AUM 的材料成功生成了标称直径为 1.75 mm 的灯丝。具有 50 wt% AUM 的长丝具有 6% 的可变性和 1.54 mm 的平均直径，而具有 35 wt% AUM 的长丝具有 9% 的截面可变性。这些细丝在机械测试和完全填充几何形状的试样中分别引起 -20 和 -25% 的填充百分比变化。

两种配方的机械测试显示刚度几乎是商业 3D 打印材料的两倍，强度与商业 3D 可打印材料相当。商业材料的填充物质量和数量的可变性，这进一步得到了断裂时周边物理行为变化的支持，这主要是造成韧性变化的原因。

总之，本研究阐明了用于 3D 打印应用的面罩材料回收，以回收潜在的有害废物。使用原始 (M) 和经过消毒的 AUM 创建了两种配方。

两种基于 AUM 的配方都适用于工业测试，甚至可以推测更高的面膜含量。首次使用一次性过滤面罩制造出可接受的用于制造挤压 3D 打印物品的细丝。

作者提到，这项研究的结果旨在作为未来创造新配方的起点，以评估具有如此重大环境影响的垃圾。