1.1Indflydelse af HPMC på printbarheden af 3D-printmørtler
1.1.1Effekten af HPMC på ekstruderbarheden af 3D-printmørtler
Blindgruppen M-H0 uden HPMC og testgrupperne med HPMC-indhold på 0,05%, 0,10%, 0,20% og 0,30% fik lov til at stå i forskellige tidsrum, og derefter blev fluiditeten testet. Det kan ses, at inkorporeringen af HPMC Det vil reducere mørtlens fluiditet betydeligt; når indholdet af HPMC gradvist øges fra 0 % til 0,30 %, falder mørtlens initiale fluiditet fra henholdsvis 243 mm til 206, 191, 167 og 160 mm. HPMC er en højmolekylær polymer. De kan vikles ind i hinanden for at danne en netværksstruktur, og cementopslæmningens sammenhæng kan øges ved at indkapsle komponenter som Ca(OH) 2. Makroskopisk forbedres mørtlens sammenhængskraft. Med forlængelse af hviletiden øges mørtlens hydreringsgrad. øget, tabte fluiditeten over tid. Fluiditeten af blindprøvegruppen M-HO uden HPMC faldt hurtigt. I forsøgsgruppen med 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % og 0,30 % HPMC faldt graden af fald i fluiditet med tiden, og fluiditeten af mørtel efter henstand i 60 minutter var henholdsvis 180, 177, 164 og 155 mm . Fluiditeten er 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. Inkorporeringen af HPMC kan væsentligt forbedre retentionsevnen af mørtelfluiditet, hvilket skyldes kombinationen af HPMC og vandmolekyler; på den anden side kan HPMC danne en lignende film. Den har en netværksstruktur og omslutter cementen, hvilket effektivt reducerer fordampningen af vand i mørtlen og har en vis vandretentionsevne. Det er værd at bemærke, at når indholdet af HPMC er 0,20%, når mørtelfluiditetens retentionsevne det højeste niveau.
Flydigheden af 3D-printmørtlen blandet med forskellige mængder HPMC er 160~206 mm. På grund af de forskellige printerparametre er de anbefalede fluiditetsintervaller opnået af forskellige forskere forskellige, såsom 150~190 mm, 160~170 mm. Fra figur 3 kan det intuitivt ses. Det ses, at 3D-printmørtlens flydeevne blandet med HPMC for det meste ligger inden for det anbefalede område, især når HPMC-indholdet er 0,20 %, er mørtlens fluiditet indenfor 60 minutter inden for det anbefalede område, som opfylder den passende flydeevne og stabelbarhed. Selvom mørtlens fluiditet med en passende mængde HPMC er reduceret, hvilket fører til et fald i ekstruderbarheden, har den derfor stadig god ekstruderbarhed, som ligger inden for det anbefalede område.
1.1.2Effekten af HPMC på stablebarheden af 3D-printmørtler
I tilfælde af ikke at bruge en skabelon, afhænger størrelsen af formfastholdelseshastigheden under egenvægt af materialets flydespænding, som er relateret til den indre sammenhæng mellem gyllen og tilslaget. Formfastholdelsen af 3D-printmørtler med forskelligt HPMC-indhold er angivet. Ændringshastigheden med hviletid. Efter tilsætning af HPMC forbedres mørtlens formfastholdelseshastighed, især i den indledende fase og henstand i 20 min. Men med forlængelsen af hviletiden blev HPMC's forbedringseffekt på formfastholdelsesraten for mørtel gradvist svækket, hvilket hovedsageligt skyldtes. Retentionsgraden stiger markant. Efter at have stået i 60 minutter kan kun 0,20 % og 0,30 % HPMC forbedre mørtelens formfastholdelsesgrad.
Gennemtrængningsmodstandstestresultaterne for 3D-printmørtlen med forskelligt HPMC-indhold er vist i figur 5. Det kan ses af figur 5, at penetrationsmodstanden generelt stiger med forlængelsen af ståtiden, hvilket hovedsageligt skyldes flowet af gylle under cementhydreringsprocessen. Det udviklede sig gradvist til et stift fast stof; i de første 80 minutter øgede inkorporeringen af HPMC penetrationsmodstanden, og med forøgelsen af indholdet af HPMC steg penetrationsmodstanden. Jo større gennemtrængningsmodstand, deformation af materialet på grund af den påførte belastning Jo større modstand er HPMC, hvilket indikerer, at HPMC kan forbedre den tidlige stabelbarhed af 3D-printmørtel. Da hydroxyl- og etherbindingerne på polymerkæden af HPMC let kombineres med vand gennem hydrogenbindinger, hvilket resulterer i den gradvise reduktion af frit vand og forbindelsen mellem partikler øges, øges friktionskraften, så den tidlige gennemtrængningsmodstand bliver større. Efter henstand i 80 minutter, på grund af hydratiseringen af cement, steg gennemtrængningsmodstanden for den blinde gruppe uden HPMC hurtigt, mens gennemtrængningsmodstanden for testgruppen med HPMC steg. Hastigheden ændrede sig ikke signifikant før ca. 160 minutter efter henstand. Ifølge Chen et al. skyldes det hovedsageligt, at HPMC danner en beskyttende hinde omkring cementpartiklerne, hvilket forlænger afbindingstiden; Pourchez et al. formodede, at dette hovedsageligt skyldes fiber Simple ethernedbrydningsprodukter (såsom carboxylater) eller methoxylgrupper kan forsinke cementhydrering ved at forsinke dannelsen af Ca(OH)2. Det er værd at bemærke, at for at forhindre udviklingen af penetrationsmodstand i at blive påvirket af fordampning af vand på overfladen af prøven, blev dette eksperiment udført under samme temperatur- og fugtighedsforhold. I det hele taget kan HPMC effektivt forbedre stabelbarheden af 3D-printmørtlen i den indledende fase, forsinke koaguleringen og forlænge udskrivningstiden for 3D-printmørtlen.
3D-udskrivningsmørtelenhed (længde 200 mm × bredde 20 mm × lagtykkelse 8 mm): Blindgruppen uden HPMC var alvorligt deformeret, kollapsede og havde blødningsproblemer ved udskrivning af det syvende lag; M-H0.20 gruppemørtlen har god stabelbarhed. Efter udskrivning af 13 lag er den øverste kantbredde 16,58 mm, den nederste kant er 19,65 mm, og top-til-bund-forholdet (forholdet mellem overkantens bredde og bundkantens bredde) er 0,84. Dimensionsafvigelsen er lille. Derfor er det blevet bekræftet ved trykning, at inkorporeringen af HPMC kan forbedre trykbarheden af mørtel markant. Mørtelfluiditet har god ekstruderbarhed og stabelbarhed ved 160~170 mm; formfastholdelsesraten er mindre end 70 % er alvorligt deformeret og kan ikke opfylde printkravene.
1.2Indflydelse af HPMC på rheologiske egenskaber af 3D-printmørtler
Den tilsyneladende viskositet af ren pulp under forskellige HPMC-indhold er angivet: med stigningen i forskydningshastigheden falder den tilsyneladende viskositet af ren pulp, og fænomenet med forskydningsfortynding er under højt HPMC-indhold. Det er mere indlysende. HPMC-molekylkæden er uordnet og viser højere viskositet ved lav forskydningshastighed; men ved høj forskydningshastighed bevæger HPMC-molekyler sig parallelt og ordnet langs forskydningsretningen, hvilket gør molekylerne lettere at glide, så bordet. Opslæmningens tilsyneladende viskositet er relativt lav. Når forskydningshastigheden er større end 5,0 s-1, er den tilsyneladende viskositet af P-H0 i blindprøvegruppen grundlæggende stabil inden for 5 Pa s; mens den tilsyneladende viskositet af opslæmningen stiger, efter at HPMC er tilsat, og den blandes med HPMC. Tilsætningen af HPMC øger den indre friktion mellem cementpartiklerne, hvilket øger pastaens tilsyneladende viskositet, og den makroskopiske ydeevne er, at ekstruderbarheden af 3D-printmørtlen falder.
Forholdet mellem forskydningsspændingen og forskydningshastigheden af den rene opslæmning i den reologiske test blev registreret, og Bingham-modellen blev brugt til at tilpasse resultaterne. Resultaterne er vist i figur 8 og tabel 3. Når indholdet af HPMC var 0,30 %, var forskydningshastigheden under testen større end 32,5. Når gyllens viskositet overstiger instrumentets område ved s-1, er de tilsvarende data point kan ikke indsamles. Generelt bruges området omgivet af de stigende og faldende kurver i det stabile stadie (10,0~50,0 s-1) til at karakterisere gyllens thixotropi [21, 33]. Thixotropi refererer til den egenskab, at gyllen har stor fluiditet under påvirkning af ekstern kraftskæring og kan vende tilbage til sin oprindelige tilstand, efter at skærevirkningen er annulleret. Passende tixotropi er meget vigtig for mørtlens trykbarhed. Det kan ses af figur 8, at det thixotrope område af blindgruppen uden HPMC kun var 116,55 Pa/s; efter tilsætning af 0,10 % HPMC steg det thixotrope område af nettopastaen signifikant til 1 800,38 Pa/s; Med stigningen af , faldt det tixotrope område af pastaen, men det var stadig 10 gange højere end for den blanke gruppe. Set fra tixotropi-perspektivet forbedrede inkorporeringen af HPMC i høj grad mørtlens printbarhed.
For at mørtlen kan bevare sin form efter ekstrudering og modstå belastningen af det efterfølgende ekstruderede lag, skal mørtlen have en højere flydespænding. Det kan ses af tabel 3, at flydespændingen τ0 af nettoopslæmningen er væsentligt forbedret efter tilsætning af HPMC, og den svarer til HPMC. Indholdet af HPMC er positivt korreleret; når indholdet af HPMC er 0,10 %, 0,20 % og 0,30 %, stiger flydespændingen af nettopastaen til henholdsvis 8,6, 23,7 og 31,8 gange den for blinde gruppe; den plastiske viskositet μ stiger også med stigningen i indholdet af HPMC. 3D-udskrivning kræver, at mørtlens plastiske viskositet ikke skal være for lille, ellers vil deformationen efter ekstrudering være stor; samtidig bør en passende plastisk viskositet opretholdes for at sikre ensartet materialeekstrudering. Sammenfattende, set fra et rheologisk synspunkt, har HPMC's inkorporering en positiv effekt på forbedringen af stablebarheden af 3D-printmørtel. Efter inkorporering af HPMC, er den rene pasta stadig i overensstemmelse med Bingham rheologiske model, og godheden af fit R2 er ikke lavere end 0,99.
1.3Effekten af HPMC på de mekaniske egenskaber af 3D-printmørtel
28 d trykstyrke og bøjningsstyrke af 3D-printmørtel. Med stigningen i HPMC-indholdet faldt 28 d tryk- og bøjningsstyrken af 3D-printmørtel; når indholdet af HPMC nåede 0,30 %, er 28 d trykstyrken og bøjningsstyrkerne henholdsvis 30,3 og 7,3 MPa. Undersøgelser har vist, at HPMC har en vis luftinddragende effekt, og hvis indholdet er for højt, vil mørtlens indre porøsitet stige betydeligt; Diffusionsmodstanden øges, og det er svært at aflade alle. Derfor kan stigningen i porøsitet være årsagen til faldet i styrken af 3D-printmørtel forårsaget af HPMC.
Den unikke lamineringsstøbningsproces ved 3D-print fører til eksistensen af svage områder i struktur og mekaniske egenskaber mellem tilstødende lag, og bindingsstyrken mellem lag har stor indflydelse på den udskrevne komponents samlede styrke. Til 3D-printning blev mørtelprøver blandet med 0,20 % HPMC M-H0.20 skåret, og mellemlagsbindingsstyrken blev testet ved mellemlagsspaltningsmetoden. Mellemlagsbindingsstyrken af de tre dele var højere end 1,3 MPa; og når antallet af lag var lavt, var mellemlagsbindingsstyrken lidt højere. Årsagen kan være, at det øverste lags tyngdekraft på den ene side gør de nederste lag tættere sammenbundne; på den anden side kan overfladen af mørtlen have mere fugt ved tryk på det nederste lag, mens overfladefugten på mørtlen reduceres på grund af fordampning og hydrering ved tryk på det øverste lag, så bindingen mellem de nederste lag er stærkere.
1.4Effekt af HPMC på mikromorfologien af 3D-udskrivningsmørtel
SEM-billederne af M-H0- og M-H0.20-prøverne ved 3 dage viser, at overfladeporerne på M-H0.20-prøverne er signifikant forøget efter tilsætning af 0,20 % HPMC, og porestørrelsen er større end den tomme gruppe. Dette På den ene side skyldes det, at HPMC har en luftinddragende effekt, som introducerer ensartede og fine porer; på den anden side kan det være, at tilsætningen af HPMC øger gyllens viskositet og derved øger udledningsmodstanden af luften inde i gyllen. Stigningen kan være hovedårsagen til faldet i mørtlens mekaniske egenskaber. For at opsummere, for at sikre styrken af 3D-printmørtlen, bør indholdet af HPMC ikke være for stort (≤ 0,20%).
Som konklusion
(1) Hydroxypropylmethylcellulose HPMC forbedrer mørtlens printbarhed. Med stigningen i indholdet af HPMC falder mørtlens ekstruderbarhed, men har stadig god ekstruderbarhed, stabelbarheden forbedres og printbarheden. Tiden forlænges. Det er blevet verificeret ved print, at deformationen af mørtlens bundlag er reduceret efter tilsætning af HPMC, og top-bund-forholdet er 0,84, når HPMC-indholdet er 0,20 %.
(2) HPMC forbedrer de rheologiske egenskaber ved 3D-printmørtel. Med stigningen af HPMC-indholdet øges den tilsyneladende viskositet, flydespænding og plastisk viskositet af slammet; thixotropi stiger først og falder derefter, og trykbarheden opnås. Forbedring. Ud fra et rheologisk perspektiv kan tilføjelse af HPMC også forbedre mørtlens printbarhed. Efter tilsætning af HPMC er opslæmningen stadig i overensstemmelse med Bingham rheologiske model, og den gode pasform R2≥0,99.
(3) Efter tilsætning af HPMC øges materialets mikrostruktur og porer. Det anbefales, at indholdet af HPMC ikke må overstige 0,20 %, ellers vil det have stor indflydelse på mørtlens mekaniske egenskaber. Klæbestyrken mellem forskellige lag af 3D-printmørtlen er lidt forskellig, og antallet af lag Når den er lavere, er bindingsstyrken mellem mørtellagene højere.
Indlægstid: 27. september 2022