1.1HPMC:n vaikutus 3D-tulostuslaastien tulostettavuuteen
1.1.1HPMC:n vaikutus 3D-tulostuslaastien ekstrudoitavuuteen
Nollakoeryhmän M-H0 ilman HPMC:tä ja testiryhmien, joiden HPMC-pitoisuus oli 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % ja 0,30 %, annettiin seistä eri aikoja, ja sitten juoksevuus testattiin. Voidaan nähdä, että HPMC:n sisällyttäminen Se vähentää merkittävästi laastin juoksevuutta; kun HPMC-pitoisuutta nostetaan asteittain 0 %:sta 0,30 %:iin, laastin alkuperäinen juoksevuus laskee 243 mm:stä 206, 191, 167 ja 160 mm:iin, vastaavasti. HPMC on suurimolekyylinen polymeeri. Ne voidaan sotkea toisiinsa muodostaen verkkorakenteen, ja sementtilietteen koheesiota voidaan lisätä kapseloimalla komponentteja, kuten Ca(OH) 2. Makroskooppisesti laastin koheesio paranee. Seisonta-ajan pidentyessä laastin hydrataatioaste kasvaa. lisääntynyt, juoksevuus hävisi ajan myötä. Nollakoeryhmän M-H0 juoksevuus ilman HPMC:tä laski nopeasti. Koeryhmässä, jossa HPMC oli 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % ja 0,30 %, juoksevuuden laskun aste laski ajan myötä ja laastin juoksevuus 60 minuutin seisotuksen jälkeen oli vastaavasti 180, 177, 164 ja 155 mm. . Sujuvuus on 87,3 %, 92,7 %, 98,2 %, 96,8 %. HPMC:n sisällyttäminen voi parantaa merkittävästi laastin juoksevuuden pidätyskykyä, mikä johtuu HPMC:n ja vesimolekyylien yhdistelmästä; toisaalta HPMC voi muodostaa samanlaisen kalvon Sillä on verkkorakenne ja se ympäröi sementtiä, mikä vähentää tehokkaasti veden haihtumista laastissa ja sillä on tietty vedenpidätyskyky. On syytä huomata, että kun HPMC-pitoisuus on 0,20 %, laastin juoksevuuden pidätyskyky saavuttaa korkeimman tason.
3D-tulostuslaastin juoksevuus eri määriin HPMC:tä sekoitettuna on 160-206 mm. Tulostinparametreista johtuen eri tutkijoiden suosittelemat juoksevuusalueet ovat erilaisia, kuten 150-190 mm, 160-170 mm. Kuvasta 3 voidaan nähdä intuitiivisesti. On nähtävissä, että 3D-tulostuslaastin juoksevuus HPMC:hen sekoitettuna on pääosin suositellun alueen sisällä, varsinkin kun HPMC-pitoisuus on 0,20 %, laastin juoksevuus 60 minuutin sisällä on suositeltua aluetta, joka täyttää sopivan juoksevuuden ja pinoavuuden. Siksi, vaikka laastin juoksevuus sopivalla määrällä HPMC:tä pienenee, mikä johtaa ekstrudoitavuuden heikkenemiseen, sillä on silti hyvä suulakepuristuvuus, joka on suositellun alueen sisällä.
1.1.2HPMC:n vaikutus 3D-tulostuslaastien pinotettavuuteen
Jos mallia ei käytetä, muodon säilymisnopeuden koko oman painon alaisena riippuu materiaalin myötörajasta, joka liittyy lietteen ja kiviaineksen sisäiseen koheesioon. Eri HPMC-pitoisuuksilla olevien 3D-tulostuslaastien muodonpysyvyys on annettu. Muutosnopeus seisonta-ajan mukaan. HPMC:n lisäämisen jälkeen laastin muodon säilyvyys paranee erityisesti alkuvaiheessa ja 20 min seisoessa. Seisonta-ajan pidentyessä HPMC:n parantava vaikutus laastin muodonpysytysnopeuteen kuitenkin heikkeni vähitellen, mikä johtui pääasiassa siitä, että retentionopeus kasvaa merkittävästi. 60 minuutin seisotuksen jälkeen vain 0,20 % ja 0,30 % HPMC voi parantaa laastin muodon säilymistä.
Eri HPMC-pitoisuuksilla olevan 3D-tulostuslaastin tunkeutumiskestävyystestitulokset on esitetty kuvassa 5. Kuvasta 5 nähdään, että tunkeutumisvastus yleensä kasvaa seisonta-ajan pidentyessä, mikä johtuu pääasiassa aineen virtauksesta. liete sementin hydratointiprosessin aikana. Siitä kehittyi vähitellen jäykkä kiinteä aine; ensimmäisen 80 minuutin aikana HPMC:n sisällyttäminen lisäsi tunkeutumisvastusta ja HPMC-pitoisuuden kasvaessa tunkeutumisvastus kasvoi. Mitä suurempi tunkeutumisvastus, sitä suurempi materiaalin muodonmuutos kohdistetun kuormituksen takia, sitä suurempi on HPMC:n vastus, mikä osoittaa, että HPMC voi parantaa 3D-tulostuslaastin varhaista pinoavuutta. Koska HPMC:n polymeeriketjussa olevat hydroksyyli- ja eetterisidokset yhdistyvät helposti veteen vetysidosten kautta, jolloin vapaan veden määrä vähenee asteittain ja hiukkasten välinen yhteys lisääntyy, kitkavoima kasvaa, jolloin varhainen tunkeutumisvastus kasvaa. 80 minuutin seisomisen jälkeen sementin hydratoitumisesta johtuen nollakoeryhmän ilman HPMC:tä tunkeutumisvastus kasvoi nopeasti, kun taas HPMC:tä käyttäneen koeryhmän tunkeutumisvastus kasvoi. Nopeus ei muuttunut merkittävästi ennen kuin noin 160 minuuttia seisotettiin. Chen et al.:n mukaan tämä johtuu pääasiassa siitä, että HPMC muodostaa suojakalvon sementtihiukkasten ympärille, mikä pidentää kovettumisaikaa; Pourchez et ai. oletettiin, että tämä johtuu pääasiassa kuidusta. Yksinkertaiset eetterin hajoamistuotteet (kuten karboksylaatit) tai metoksyyliryhmät voivat viivyttää sementin hydratoitumista hidastamalla Ca(OH)2:n muodostumista. On syytä huomata, että jotta estetään veden haihtuminen näytteen pinnalta vaikuttamasta tunkeutumisvastuksen kehittymiseen, tämä koe suoritettiin samoissa lämpötila- ja kosteusolosuhteissa. Kaiken kaikkiaan HPMC voi tehokkaasti parantaa 3D-tulostuslaastin pinoavuutta alkuvaiheessa, viivyttää koagulaatiota ja pidentää 3D-tulostuslaastin tulostusaikaa.
3D-tulostuslaastikokonaisuus (pituus 200 mm × leveys 20 mm × kerroksen paksuus 8 mm): Aihioryhmä ilman HPMC:tä oli pahasti vääntynyt, romahtanut ja siinä oli verenvuoto-ongelmia tulostettaessa seitsemättä kerrosta; M-H0.20-ryhmän laastilla on hyvä pinoavuus. 13 kerroksen tulostuksen jälkeen yläreunan leveys on 16,58 mm, alareunan leveys 19,65 mm ja yläreunan leveyden suhde (yläreunan leveyden suhde alareunan leveyteen) on 0,84. Mittapoikkeama on pieni. Tästä syystä painatuksen avulla on varmistettu, että HPMC:n lisääminen voi merkittävästi parantaa laastin painettavuutta. Laastin juoksevuudella on hyvä suulakepuristettavuus ja pinotettavuus 160-170 mm; muodon säilyvyys on alle 70 % on vakavasti epämuodostunut eikä täytä painatusvaatimuksia.
1.2HPMC:n vaikutus 3D-tulostuslaastien reologisiin ominaisuuksiin
Puhtaan massan näennäinen viskositeetti eri HPMC-pitoisuuksilla on annettu: leikkausnopeuden kasvaessa puhtaan massan näennäinen viskositeetti pienenee ja leikkausohenemisen ilmiö on korkean HPMC-pitoisuuden alla. Se on ilmeisempi. HPMC-molekyyliketju on epäjärjestynyt ja sen viskositeetti on korkeampi alhaisella leikkausnopeudella; mutta suurella leikkausnopeudella HPMC-molekyylit liikkuvat rinnakkain ja järjestyksessä leikkaussuunnassa, jolloin molekyylit liukuvat helpommin, joten taulukko Lietteen näennäinen viskositeetti on suhteellisen alhainen. Kun leikkausnopeus on suurempi kuin 5,0 s-1, P-H0:n näennäinen viskositeetti nollakoeryhmässä on periaatteessa stabiili 5 Pa s:n sisällä; kun taas lietteen näennäinen viskositeetti kasvaa HPMC:n lisäämisen jälkeen, ja se sekoitetaan HPMC:n kanssa. HPMC:n lisäys lisää sementtihiukkasten välistä sisäistä kitkaa, mikä lisää tahnan näennäistä viskositeettia, ja makroskooppinen suorituskyky on se, että 3D-tulostuslaastin pursotettavuus heikkenee.
Puhtaan lietteen leikkausjännityksen ja leikkausnopeuden välinen suhde reologisessa testissä kirjattiin ja tulosten sovittamiseen käytettiin Bingham-mallia. Tulokset on esitetty kuvassa 8 ja taulukossa 3. Kun HPMC-pitoisuus oli 0,30 %, leikkausnopeus testin aikana oli suurempi kuin 32,5 Kun lietteen viskositeetti ylittää instrumentin alueen s-1:ssä, vastaavat tiedot pisteitä ei voi kerätä. Yleisesti ottaen lietteen tiksotropian karakterisoimiseen käytetään vakaan vaiheen nousu- ja laskukäyrien ympäröimää aluetta (10,0-50,0 s-1) [21, 33]. Tiksotropia viittaa siihen ominaisuuteen, että lietteellä on suuri juoksevuus ulkoisen voiman leikkaamisen vaikutuksesta ja se voi palata alkuperäiseen tilaansa, kun leikkaustoiminta on peruutettu. Asianmukainen tiksotropia on erittäin tärkeää laastin painettavuuden kannalta. Kuvasta 8 voidaan nähdä, että nollaryhmän tiksotrooppinen pinta-ala ilman HPMC:tä oli vain 116,55 Pa/s; 0,10 % HPMC:n lisäämisen jälkeen verkkopastan tiksotrooppinen pinta-ala kasvoi merkittävästi arvoon 1 800,38 Pa/s; Kasvun myötä tahnan tiksotrooppinen pinta-ala pieneni, mutta oli silti 10 kertaa suurempi kuin nollaryhmässä. Tiksotropian näkökulmasta HPMC:n lisääminen paransi laastin painettavuutta huomattavasti.
Jotta laasti säilyttäisi muotonsa suulakepuristuksen jälkeen ja kestäisi seuraavan ekstrudoidun kerroksen kuormituksen, laastilla on oltava suurempi myötöraja. Taulukosta 3 voidaan nähdä, että nettolietteen myötöraja τ0 paranee merkittävästi HPMC:n lisäämisen jälkeen, ja se on samanlainen kuin HPMC. HPMC:n sisältö korreloi positiivisesti; kun HPMC-pitoisuus on 0,10 %, 0,20 % ja 0,30 %, verkkopastan myötöraja kasvaa vastaavasti 8,6-, 23,7- ja 31,8-kertaiseksi nollaryhmän myötörajaksi; myös muovinen viskositeetti μ kasvaa HPMC-pitoisuuden kasvaessa. 3D-tulostus edellyttää, että laastin plastinen viskositeetti ei saa olla liian pieni, muuten muodonmuutos suulakepuristuksen jälkeen on suuri; samaan aikaan on säilytettävä sopiva muovinen viskositeetti materiaalin suulakepuristuksen johdonmukaisuuden varmistamiseksi. Yhteenvetona voidaan todeta, että reologian näkökulmasta HPMC:n yhdistymisellä on positiivinen vaikutus 3D-tulostuslaastin pinoavuuden parantamiseen. HPMC:n sisällyttämisen jälkeen puhdas tahna on edelleen Binghamin reologisen mallin mukainen, eikä sovitushyvyys R2 ole pienempi kuin 0,99.
1.3HPMC:n vaikutus 3D-tulostuslaastin mekaanisiin ominaisuuksiin
3D-tulostuslaastin 28 d puristuslujuus ja taivutuslujuus. HPMC-pitoisuuden kasvaessa 3D-tulostuslaastin 28 d puristus- ja taivutuslujuus laski; kun HPMC-pitoisuus saavutti 0,30 %, 28 d:n puristuslujuus ja Taivutuslujuudet ovat vastaavasti 30,3 ja 7,3 MPa. Tutkimukset ovat osoittaneet, että HPMC:llä on tietty ilmaa kuljettava vaikutus, ja jos sen pitoisuus on liian korkea, laastin sisäinen huokoisuus kasvaa merkittävästi; Diffuusiovastus kasvaa ja kaikkea on vaikea purkaa. Siksi huokoisuuden lisääntyminen voi olla syynä HPMC:n aiheuttamaan 3D-tulostuslaastin lujuuden heikkenemiseen.
3D-tulostuksen ainutlaatuinen laminointimuovausprosessi johtaa heikkojen alueiden olemassaoloon vierekkäisten kerrosten välillä rakenteessa ja mekaanisissa ominaisuuksissa, ja kerrosten välisellä sidoslujuudella on suuri vaikutus painetun komponentin kokonaislujuuteen. 3D-tulostukseen laastinäytteitä, joihin oli sekoitettu 0,20 % HPMC:tä, leikattiin M-H0,20 ja kerrosten välisen sidoslujuus testattiin kerrostenvälisellä halkaisumenetelmällä. Kolmen osan kerrosten välinen sidoslujuus oli yli 1,3 MPa; ja kun kerrosten lukumäärä oli pieni, kerrosten välinen sidoslujuus oli hieman suurempi. Syynä voi olla se, että toisaalta ylemmän kerroksen painovoima tekee alemmat kerrokset tiiviimmin sidoksissa; toisaalta laastin pinnassa voi olla enemmän kosteutta alemman kerroksen painettaessa, kun taas laastin pintakosteus vähenee haihtumisen ja hydratoitumisen takia yläkerrosta painettaessa, joten pohjakerrosten välinen sidos on vahvempi.
1.4HPMC:n vaikutus 3D-tulostuslaastin mikromorfologiaan
M-H0- ja M-H0.20-näytteiden SEM-kuvat 3 vuorokauden iässä osoittavat, että M-H0,20-näytteiden pintahuokoset lisääntyvät merkittävästi 0,20 % HPMC:n lisäämisen jälkeen ja huokoskoko on suurempi kuin näytteiden huokoskoko. tyhjä ryhmä. Tämä toisaalta johtuu siitä, että HPMC:llä on ilmaa kuljettava vaikutus, joka tuo tasaiset ja hienot huokoset; toisaalta voi olla, että HPMC:n lisääminen lisää lietteen viskositeettia, mikä lisää lietteen sisällä olevan ilman purkausvastusta. Lisäys voi olla tärkein syy laastin mekaanisten ominaisuuksien heikkenemiseen. Yhteenvetona voidaan todeta, että 3D-tulostuslaastin lujuuden varmistamiseksi HPMC-pitoisuus ei saa olla liian suuri (≤ 0,20 %).
Lopuksi
(1) Hydroksipropyylimetyyliselluloosa HPMC parantaa laastin painettavuutta. HPMC-pitoisuuden kasvaessa laastin suulakepuristuvuus heikkenee, mutta sillä on silti hyvä suulakepuristuvuus, pinoavuus paranee ja tulostettavuus pitenee. Painamalla on varmistettu, että laastin alakerroksen muodonmuutos pienenee HPMC:n lisäämisen jälkeen ja ylä-pohja-suhde on 0,84, kun HPMC-pitoisuus on 0,20 %.
(2) HPMC parantaa 3D-tulostuslaastin reologisia ominaisuuksia. HPMC-pitoisuuden kasvaessa lietteen näennäinen viskositeetti, myötöraja ja plastinen viskositeetti kasvavat; Tiksotropia ensin kasvaa ja sitten vähenee, ja painettavuus saavutetaan. Parantaminen. Reologian näkökulmasta HPMC:n lisääminen voi myös parantaa laastin painettavuutta. HPMC:n lisäämisen jälkeen liete on edelleen Binghamin reologisen mallin mukainen ja sovitushyvyys R2≥0,99.
(3) HPMC:n lisäämisen jälkeen materiaalin mikrorakenne ja huokoset kasvavat. On suositeltavaa, että HPMC-pitoisuus ei saa ylittää 0,20 %, muuten sillä on suuri vaikutus laastin mekaanisiin ominaisuuksiin. Liimauslujuus 3D-tulostuslaastin eri kerrosten välillä on hieman erilainen ja kerrosten lukumäärä Kun se on pienempi, on laastikerrosten välinen sidoslujuus suurempi.
Postitusaika: 27.9.2022