1.1Utjecaj HPMC-a na mogućnost štampanja maltera za 3D štampanje
1.1.1Učinak HPMC-a na ekstrudabilnost maltera za 3D štampu
Grupa slijepog uzorka M-H0 bez HPMC i test grupe sa sadržajem HPMC od 0,05%, 0,10%, 0,20% i 0,30% ostavljene su da odstoje različito vrijeme, a zatim je ispitana tečnost. Može se vidjeti da će ugradnja HPMC-a značajno smanjiti fluidnost maltera; kada se sadržaj HPMC postupno povećava sa 0% na 0,30%, početna fluidnost maltera se smanjuje sa 243 mm na 206, 191, 167, odnosno 160 mm. HPMC je visokomolekularni polimer. Mogu se međusobno zaplesti da formiraju mrežnu strukturu, a kohezija cementne suspenzije može se povećati kapsuliranjem komponenti kao što je Ca(OH) 2. Makroskopski, kohezivnost maltera je poboljšana. Produženjem vremena stajanja povećava se stepen hidratacije maltera. povećana, tečnost se gubi tokom vremena. Fluidnost slijepe grupe M-H0 bez HPMC se brzo smanjila. U eksperimentalnoj grupi sa 0,05%, 0,10%, 0,20% i 0,30% HPMC stepen opadanja fluidnosti se s vremenom smanjivao, a fluidnost maltera nakon stajanja od 60 minuta iznosila je 180, 177, 164, odnosno 155 mm. . Fluidnost je 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. Ugradnja HPMC može značajno poboljšati sposobnost zadržavanja fluidnosti maltera, što je zbog kombinacije HPMC i molekula vode; s druge strane, HPMC može formirati sličan film. Ima mrežnu strukturu i obavija cement, što efektivno smanjuje isparavanje vode u malteru i ima određene performanse zadržavanja vode. Važno je napomenuti da kada je sadržaj HPMC 0,20%, sposobnost zadržavanja fluidnosti maltera dostiže najviši nivo.
Fluidnost maltera za 3D štampanje pomešanog sa različitim količinama HPMC je 160~206 mm. Zbog različitih parametara štampača, preporučeni rasponi fluidnosti koje su dobili različiti istraživači su različiti, kao što su 150~190 mm, 160~170 mm. Sa slike 3, intuitivno se može vidjeti. Može se vidjeti da je fluidnost maltera za 3D štampanje pomiješanog sa HPMC-om uglavnom unutar preporučenog raspona, posebno kada je sadržaj HPMC-a 0,20%, tečnost maltera u roku od 60 minuta je unutar preporučeni raspon, koji zadovoljava odgovarajuću fluidnost i slaganje. Stoga, iako je fluidnost maltera sa odgovarajućom količinom HPMC smanjena, što dovodi do smanjenja ekstrudabilnosti, on i dalje ima dobru ekstrudabilnost, koja je u granicama preporučenih.
1.1.2Učinak HPMC-a na slaganje maltera za 3D štampanje
U slučaju da se šablon ne koristi, veličina stope zadržavanja oblika pod vlastitom težinom ovisi o granici tečenja materijala, koja je povezana s unutarnjom kohezijom između suspenzije i agregata. Dato je zadržavanje oblika maltera za 3D štampu sa različitim sadržajem HPMC. Stopa promjene s vremenom stajanja. Nakon dodavanja HPMC-a, brzina zadržavanja oblika maltera se poboljšava, posebno u početnoj fazi i stajanju 20 min. Međutim, s produžavanjem vremena stajanja, učinak poboljšanja HPMC-a na stopu zadržavanja oblika morta postupno je slabio, što je uglavnom zbog toga što se stopa zadržavanja značajno povećava. Nakon stajanja od 60 minuta, samo 0,20% i 0,30% HPMC može poboljšati stopu zadržavanja oblika maltera.
Rezultati ispitivanja otpornosti na penetraciju maltera za 3D štampanje sa različitim sadržajem HPMC prikazani su na slici 5. Sa slike 5 se može videti da otpor na penetraciju generalno raste sa produženjem vremena stajanja, što je uglavnom zbog protoka vode. suspenzija tokom procesa hidratacije cementa. Postepeno je evoluirao u krutu čvrstu materiju; u prvih 80 min ugradnja HPMC povećava otpornost na penetraciju, a sa povećanjem sadržaja HPMC povećava otpornost na penetraciju. Što je veća otpornost na prodiranje, deformacija materijala zbog primijenjenog opterećenja, veći je otpor HPMC-a, što ukazuje da HPMC može poboljšati ranu slaganje maltera za 3D štampu. Budući da se hidroksilne i eterske veze na polimernom lancu HPMC lako kombinuju s vodom kroz vodikove veze, što rezultira postupnim smanjenjem slobodne vode i povećanjem veze između čestica, povećava se sila trenja, pa otpor ranog prodiranja postaje veći. Nakon stajanja od 80 minuta, zbog hidratacije cementa, otpornost na penetraciju slijepe grupe bez HPMC je brzo porasla, dok je otpornost na penetraciju test grupe sa HPMC porasla. Brzina se nije značajno promijenila do oko 160 min stajanja. Prema Chen et al., to je uglavnom zato što HPMC formira zaštitni film oko čestica cementa, što produžava vrijeme vezivanja; Pourchez et al. pretpostavlja se da je to uglavnom zbog vlakana. Jednostavni proizvodi degradacije etera (kao što su karboksilati) ili metoksilne grupe mogu odgoditi hidrataciju cementa usporavanjem stvaranja Ca(OH)2. Vrijedi napomenuti da je, kako bi se spriječilo da na razvoj otpornosti na penetraciju utječe isparavanje vode na površini uzorka, ovaj eksperiment je izveden pod istim uvjetima temperature i vlažnosti. Sve u svemu, HPMC može efikasno poboljšati slaganje maltera za 3D štampanje u početnoj fazi, odložiti koagulaciju i produžiti vreme štampanja maltera za 3D štampanje.
Malter za 3D štampanje (dužina 200 mm × širina 20 mm × debljina sloja 8 mm): grupa bez HPMC-a bila je ozbiljno deformisana, srušena i imala problema sa krvarenjem prilikom štampanja sedmog sloja; Grupni malter M-H0.20 ima dobru sposobnost slaganja. Nakon štampanja 13 slojeva, širina gornje ivice je 16,58 mm, širina donje ivice je 19,65 mm, a odnos odozgo prema donjem (omjer širine gornje ivice i širine donje ivice) je 0,84. Dimenzijska devijacija je mala. Stoga je štampanjem potvrđeno da ugradnja HPMC može značajno poboljšati mogućnost štampanja maltera. Fluidnost maltera ima dobru ekstrudabilnost i slaganje na 160~170 mm; stopa zadržavanja oblika manja od 70 % ozbiljno je deformisana i ne može ispuniti zahtjeve za štampu.
1.2Utjecaj HPMC na reološka svojstva maltera za 3D štampu
Dat je prividni viskozitet čiste pulpe pod različitim sadržajem HPMC: sa povećanjem brzine smicanja, prividni viskozitet čiste pulpe opada, a fenomen smicanja stanjivanja je pod visokim sadržajem HPMC. To je očiglednije. HPMC molekularni lanac je poremećen i pokazuje veći viskozitet pri niskoj brzini smicanja; ali pri velikoj brzini smicanja, HPMC molekuli se kreću paralelno i uredno duž smjera smicanja, čineći molekule lakšim za klizanje, tako da je tabela Prividna viskoznost suspenzije relativno niska. Kada je brzina smicanja veća od 5,0 s-1, prividni viskozitet P-H0 u slijepoj grupi je u osnovi stabilan unutar 5 Pa s; dok se prividni viskozitet suspenzije povećava nakon dodavanja HPMC-a, te se miješa sa HPMC-om. Dodatak HPMC-a povećava unutrašnje trenje između čestica cementa, što povećava prividni viskozitet paste, a makroskopski učinak je da se smanjuje ekstrudabilnost maltera za 3D štampanje.
Zabilježen je odnos između posmičnog naprezanja i brzine smicanja čiste suspenzije u reološkom testu, a za uklapanje rezultata korišten je Binghamov model. Rezultati su prikazani na slici 8 i tabeli 3. Kada je sadržaj HPMC bio 0,30%, brzina smicanja tokom testa bila je veća od 32,5 Kada viskozitet suspenzije prelazi opseg instrumenta na s-1, odgovarajući podaci bodovi se ne mogu prikupiti. Općenito, područje zatvoreno krivuljama rasta i pada u stabilnom stupnju (10,0~50,0 s-1) koristi se za karakterizaciju tiksotropije suspenzije [21, 33]. Tiksotropija se odnosi na svojstvo da suspenzija ima veliku fluidnost pod dejstvom spoljne sile smicanja, i da se može vratiti u prvobitno stanje nakon što je smicanje poništeno. Odgovarajuća tiksotropija je veoma važna za štampanje maltera. Sa slike 8 se može vidjeti da je tiksotropna površina slijepe grupe bez HPMC bila samo 116,55 Pa/s; nakon dodavanja 0,10% HPMC, tiksotropna površina neto paste značajno se povećala na 1 800,38 Pa/s; Sa povećanjem , tiksotropna površina paste se smanjila, ali je i dalje bila 10 puta veća od one u slijepoj grupi. Iz perspektive tiksotropije, ugradnja HPMC-a uvelike je poboljšala mogućnost štampanja maltera.
Da bi mort zadržao svoj oblik nakon istiskivanja i izdržao opterećenje naknadnog ekstrudiranog sloja, mort mora imati veći napon tečenja. Iz Tablice 3 se može vidjeti da je napon tečenja τ0 neto suspenzije značajno poboljšan nakon dodavanja HPMC-a i sličan je HPMC-u. Sadržaj HPMC je u pozitivnoj korelaciji; kada je sadržaj HPMC-a 0,10%, 0,20% i 0,30%, napon tečenja neto paste se povećava na 8,6, 23,7 i 31,8 puta veći od slepe grupe; plastični viskozitet μ takođe raste sa povećanjem sadržaja HPMC. 3D štampa zahtijeva da plastični viskozitet maltera ne bude premali, inače će deformacija nakon ekstruzije biti velika; istovremeno treba održavati odgovarajući plastični viskozitet kako bi se osigurala konzistentnost ekstruzije materijala. Ukratko, sa stanovišta reologije, HPMC-ova inkorporacija ima pozitivan učinak na poboljšanje slaganja maltera za 3D štampu. Nakon ugradnje HPMC-a, čista pasta je i dalje u skladu sa Binghamovim reološkim modelom, a dobrota pristajanja R2 nije niža od 0,99.
1.3Utjecaj HPMC-a na mehanička svojstva maltera za 3D štampu
Čvrstoća na pritisak i savijanje 28 d maltera za 3D štampu. S povećanjem sadržaja HPMC-a, 28 d tlačna i savojna čvrstoća morta za 3D štampu smanjila se; kada je sadržaj HPMC dosegao 0,30%, tlačna čvrstoća od 28 d, a čvrstoća na savijanje je 30,3 odnosno 7,3 MPa. Istraživanja su pokazala da HPMC ima određeni efekat uvlačenja vazduha, a ako je njegov sadržaj previsok, unutrašnja poroznost maltera će se značajno povećati; Povećava se otpor difuzije i teško je sve isprazniti. Stoga povećanje poroznosti može biti razlog za smanjenje čvrstoće morta za 3D štampu uzrokovano HPMC-om.
Jedinstveni proces laminiranja 3D štampe dovodi do postojanja slabih područja u strukturi i mehaničkim svojstvima između susednih slojeva, a čvrstoća vezivanja između slojeva ima veliki uticaj na ukupnu čvrstoću štampane komponente. Za 3D štampu uzorci morta pomiješani sa 0,20% HPMC M-H0.20 su izrezani, a čvrstoća međuslojne veze ispitana je metodom međuslojnog cijepanja. Čvrstoća međuslojne veze tri dijela bila je veća od 1,3 MPa; a kada je broj slojeva bio nizak, čvrstoća međuslojne veze bila je nešto veća. Razlog može biti taj što, s jedne strane, gravitacija gornjeg sloja čini donje slojeve gušće vezanima; s druge strane, površina maltera može imati više vlage pri otisku donjeg sloja, dok je površinska vlaga maltera smanjena zbog isparavanja i hidratacije pri otiskivanju gornjeg sloja, pa je veza između donjih slojeva jača.
1.4Učinak HPMC-a na mikromorfologiju morta za 3D štampu
SEM slike uzoraka M-H0 i M-H0.20 u dobi od 3 d pokazuju da su površinske pore uzoraka M-H0.20 značajno povećane nakon dodavanja 0,20% HPMC, a veličina pora je veća od veličine pora prazna grupa. S jedne strane, to je zato što HPMC ima efekat uvlačenja vazduha, koji uvodi ujednačene i fine pore; s druge strane, može biti da dodatak HPMC povećava viskozitet suspenzije, čime se povećava otpor pražnjenja zraka unutar suspenzije. Povećanje može biti glavni razlog za smanjenje mehaničkih svojstava maltera. Ukratko, kako bi se osigurala čvrstoća maltera za 3D štampu, sadržaj HPMC ne bi trebao biti prevelik (≤ 0,20%).
U zaključku
(1) Hidroksipropil metilceluloza HPMC poboljšava mogućnost štampanja maltera. Sa povećanjem sadržaja HPMC-a, ekstrudabilnost maltera se smanjuje, ali i dalje ima dobru ekstrudabilnost, slaganje je poboljšano, a vreme za štampanje se produžava. Štampanjem je potvrđeno da je deformacija donjeg sloja maltera smanjena nakon dodavanja HPMC-a, a omjer vrha i dna je 0,84 kada je sadržaj HPMC-a 0,20%.
(2) HPMC poboljšava reološka svojstva maltera za 3D štampanje. Sa povećanjem sadržaja HPMC, povećava se prividni viskozitet, napon tečenja i plastični viskozitet suspenzije; tiksotropija se prvo povećava, a zatim smanjuje i postiže se ispis. Poboljšanje. Iz perspektive reologije, dodavanje HPMC-a takođe može poboljšati mogućnost štampanja maltera. Nakon dodavanja HPMC, suspenzija je i dalje u skladu sa Binghamovim reološkim modelom i dobrotom pristajanja R2≥0,99.
(3) Nakon dodavanja HPMC-a, mikrostruktura i pore materijala se povećavaju. Preporučuje se da sadržaj HPMC ne prelazi 0,20%, inače će imati veliki uticaj na mehanička svojstva maltera. Snaga vezivanja između različitih slojeva maltera za 3D štampanje je malo drugačija, a broj slojeva Kada je manji, jačina veze između slojeva maltera je veća.
Vrijeme objave: Sep-27-2022