1.1Utjecaj HPMC-a na ispis mortova za 3D ispis
1.1.1Učinak HPMC-a na ekstrudabilnost mortova za 3D ispis
Skupina slijepe probe M-H0 bez HPMC-a i ispitne skupine sa sadržajem HPMC-a od 0,05%, 0,10%, 0,20% i 0,30% ostavljene su da odstoje različita vremenska razdoblja, a zatim je testirana fluidnost. Može se vidjeti da će ugradnja HPMC značajno smanjiti fluidnost morta; kada se sadržaj HPMC-a postupno povećava od 0% do 0,30%, početna fluidnost morta smanjuje se s 243 mm na 206, 191, 167, odnosno 160 mm. HPMC je visokomolekularni polimer. One se mogu isprepletati jedna s drugom kako bi formirale mrežnu strukturu, a kohezija cementne kaše može se povećati inkapsulacijom komponenti kao što je Ca(OH) 2. Makroskopski, kohezivnost morta je poboljšana. Produljenjem vremena stajanja povećava se stupanj hidratacije morta. povećana, fluidnost je izgubljena tijekom vremena. Fluidnost slijepe skupine M-H0 bez HPMC brzo se smanjila. U pokusnoj skupini s 0,05%, 0,10%, 0,20% i 0,30% HPMC-a, stupanj pada fluidnosti opadao je s vremenom, te je fluidnost morta nakon stajanja od 60 min bila 180, 177, 164 odnosno 155 mm. . Fluidnost je 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. Ugradnja HPMC-a može značajno poboljšati sposobnost zadržavanja fluidnosti morta, što je posljedica kombinacije HPMC-a i molekula vode; s druge strane, HPMC može formirati sličan film. Ima mrežnu strukturu i obavija cement, što učinkovito smanjuje isparavanje vode u žbuci i ima određenu sposobnost zadržavanja vode. Vrijedno je napomenuti da kada je sadržaj HPMC 0,20%, sposobnost zadržavanja fluidnosti morta doseže najvišu razinu.
Fluidnost morta za 3D ispis pomiješana s različitim količinama HPMC-a je 160~206 mm. Zbog različitih parametara pisača, preporučeni rasponi fluidnosti koje su dobili različiti istraživači su različiti, kao što su 150~190 mm, 160~170 mm. Na slici 3 se može intuitivno vidjeti. Može se vidjeti da je fluidnost žbuke za 3D ispis pomiješane s HPMC-om uglavnom unutar preporučenog raspona, posebno kada je sadržaj HPMC-a 0,20%, fluidnost žbuke unutar 60 minuta je unutar preporučeni raspon, koji zadovoljava odgovarajuću fluidnost i mogućnost slaganja. Stoga, iako je fluidnost žbuke s odgovarajućom količinom HPMC smanjena, što dovodi do smanjenja mogućnosti ekstrudiranja, ona još uvijek ima dobru sposobnost ekstrudiranja, koja je unutar preporučenog raspona.
1.1.2Učinak HPMC-a na sposobnost slaganja mortova za 3D ispis
U slučaju nekorištenja šablone, veličina stope zadržavanja oblika pod vlastitom težinom ovisi o granici tečenja materijala, koja je povezana s unutarnjom kohezijom između kaše i agregata. Dano je zadržavanje oblika mortova za 3D ispis s različitim sadržajem HPMC. Stopa promjene s vremenom stajanja. Nakon dodavanja HPMC-a, stopa zadržavanja oblika morta je poboljšana, posebno u početnoj fazi i stajanju 20 min. Međutim, s produljenjem vremena stajanja, učinak poboljšanja HPMC-a na stopu zadržavanja oblika morta postupno je slabio, što je bilo uglavnom zbog Stopa zadržavanja se značajno povećava. Nakon stajanja od 60 minuta, samo 0,20% i 0,30% HPMC može poboljšati stopu zadržavanja oblika morta.
Rezultati ispitivanja otpornosti na penetraciju morta za 3D ispis s različitim sadržajem HPMC prikazani su na slici 5. Na slici 5 može se vidjeti da se otpornost na penetraciju općenito povećava s produljenjem vremena stajanja, što je uglavnom posljedica protoka kaša tijekom procesa hidratacije cementa. Postupno se razvio u kruto tijelo; u prvih 80 minuta ugradnja HPMC-a povećala je otpornost na prodiranje, a s povećanjem udjela HPMC otpornost na probojnost se povećala. Što je veća otpornost na prodiranje, deformacija materijala uslijed primijenjenog opterećenja, veća je otpornost HPMC-a, što ukazuje da HPMC može poboljšati ranu sposobnost slaganja morta za 3D ispis. Budući da se hidroksilne i eterske veze na polimernom lancu HPMC-a lako spajaju s vodom preko vodikovih veza, što rezultira postupnim smanjenjem slobodne vode i povećanjem veze između čestica, sila trenja se povećava, tako da otpor ranog prodiranja postaje veći. Nakon stajanja od 80 minuta, zbog hidratacije cementa, otpornost na penetraciju slijepe skupine bez HPMC-a brzo se povećala, dok je otpornost na penetraciju testne skupine s HPMC-om porasla. Brzina se nije značajno promijenila do oko 160 minuta stajanja. Prema Chenu i sur., to je uglavnom zato što HPMC stvara zaštitni film oko čestica cementa, što produljuje vrijeme stvrdnjavanja; Pourchez i sur. Pretpostavlja se da je to uglavnom zbog vlakana. Jednostavni produkti razgradnje etera (kao što su karboksilati) ili metoksilne skupine mogu odgoditi hidrataciju cementa usporavanjem stvaranja Ca(OH)2. Vrijedno je napomenuti da je, kako bi se spriječilo da isparavanje vode na površini uzorka utječe na razvoj otpornosti na proboj, ovaj eksperiment je proveden pod istim uvjetima temperature i vlažnosti. U cjelini, HPMC može učinkovito poboljšati sposobnost slaganja morta za 3D ispis u početnoj fazi, odgoditi koagulaciju i produžiti vrijeme ispisa morta za 3D ispis.
3D ispis malternog entiteta (duljina 200 mm × širina 20 mm × debljina sloja 8 mm): Prazna skupina bez HPMC-a bila je ozbiljno deformirana, kolabirala i imala je problema s krvarenjem prilikom ispisa sedmog sloja; Mort skupine M-H0.20 ima dobru sposobnost slaganja. Nakon ispisa 13 slojeva, širina gornjeg ruba je 16,58 mm, širina donjeg ruba je 19,65 mm, a omjer vrha prema dnu (omjer širine gornjeg ruba i širine donjeg ruba) je 0,84. Dimenzionalno odstupanje je malo. Stoga je ispisom potvrđeno da ugradnja HPMC-a može značajno poboljšati mogućnost ispisa morta. Fluidnost morta ima dobru ekstruziju i mogućnost slaganja na 160~170 mm; stopa zadržavanja oblika manja je od 70 % ozbiljno je deformirana i ne može zadovoljiti zahtjeve ispisa.
1.2Utjecaj HPMC-a na reološka svojstva mortova za 3D ispis
Dana je prividna viskoznost čiste pulpe pri različitim udjelima HPMC: s povećanjem brzine smicanja, prividna viskoznost čiste pulpe opada, a pojava razrjeđivanja pri smicanju je pod visokim udjelom HPMC. Očiglednije je. HPMC molekularni lanac je poremećen i pokazuje veću viskoznost pri niskoj brzini smicanja; ali pri visokoj brzini smicanja, HPMC molekule se kreću paralelno i uredno duž smjera smicanja, čineći molekule lakšim za klizanje, tako da je tablica Prividna viskoznost kaše relativno niska. Kada je brzina smicanja veća od 5,0 s-1, prividna viskoznost P-H0 u slijepoj skupini u osnovi je stabilna unutar 5 Pa s; dok se prividna viskoznost kaše povećava nakon dodavanja HPMC-a i miješanja s HPMC-om. Dodatak HPMC-a povećava unutarnje trenje između čestica cementa, što povećava prividnu viskoznost paste, a makroskopska izvedba je da se ekstrudabilnost morta za 3D ispis smanjuje.
Zabilježen je odnos između smičnih naprezanja i brzine smicanja čiste kaše u reološkom ispitivanju, a za prilagodbu rezultata korišten je Binghamov model. Rezultati su prikazani na slici 8 i tablici 3. Kada je sadržaj HPMC bio 0,30%, brzina smicanja tijekom ispitivanja bila je veća od 32,5. Kada viskoznost kaše premaši raspon instrumenta na s-1, odgovarajući podaci bodovi se ne mogu skupljati. Općenito, područje obuhvaćeno krivuljama rasta i pada u stabilnom stadiju (10,0~50,0 s-1) koristi se za karakterizaciju tiksotropije kaše [21, 33]. Tiksotropija se odnosi na svojstvo da kaša ima veliku fluidnost pod djelovanjem vanjske sile smicanja i može se vratiti u svoje izvorno stanje nakon što se poništi djelovanje smicanja. Odgovarajuća tiksotropija vrlo je važna za mogućnost ispisa morta. Na slici 8 može se vidjeti da je tiksotropno područje slijepe skupine bez HPMC bilo samo 116,55 Pa/s; nakon dodavanja 0,10% HPMC, tiksotropno područje neto paste značajno se povećalo na 1 800,38 Pa/s; S povećanjem od , tiksotropno područje paste se smanjilo, ali je i dalje bilo 10 puta veće od one u slijepoj skupini. Iz perspektive tiksotropije, ugradnja HPMC-a uvelike je poboljšala mogućnost ispisa morta.
Kako bi mort zadržao svoj oblik nakon istiskivanja i izdržao opterećenje naknadnog istisnutog sloja, mort mora imati veću granicu tečenja. Iz tablice 3 može se vidjeti da je granica tečenja τ0 neto kaše značajno poboljšana nakon dodavanja HPMC-a, te je slična HPMC-u. Sadržaj HPMC je u pozitivnoj korelaciji; kada je sadržaj HPMC 0,10%, 0,20% i 0,30%, granica tečenja neto paste se povećava na 8,6, 23,7, odnosno 31,8 puta u odnosu na slijepu skupinu; plastična viskoznost μ također raste s povećanjem sadržaja HPMC. 3D ispis zahtijeva da plastična viskoznost morta ne smije biti premala, inače će deformacija nakon ekstruzije biti velika; u isto vrijeme treba održavati odgovarajuću plastičnu viskoznost kako bi se osigurala konzistentnost ekstruzije materijala. Ukratko, sa stajališta reologije, ugradnja HPMC-a ima pozitivan učinak na poboljšanje mogućnosti slaganja morta za 3D ispis. Nakon ugradnje HPMC-a, čista pasta je i dalje u skladu s Binghamovim reološkim modelom, a dobrota pristajanja R2 nije niža od 0,99.
1.3Učinak HPMC-a na mehanička svojstva morta za 3D ispis
28 d čvrstoća na pritisak i čvrstoća na savijanje morta za 3D ispis. S povećanjem udjela HPMC-a smanjila se tlačna i savojna čvrstoća 28 d morta za 3D ispis; kada je sadržaj HPMC dosegao 0,30%, tlačna čvrstoća od 28 d i čvrstoća na savijanje su 30,3 odnosno 7,3 MPa. Istraživanja su pokazala da HPMC ima određeni učinak uvlačenja zraka, a ako je njegov sadržaj previsok, unutarnja poroznost morta će se značajno povećati; Otpor difuzije se povećava i teško je sve isprazniti. Stoga povećanje poroznosti može biti razlog smanjenja čvrstoće morta za 3D ispis uzrokovano HPMC-om.
Jedinstveni proces laminiranja 3D ispisa dovodi do postojanja slabih područja u strukturi i mehaničkim svojstvima između susjednih slojeva, a čvrstoća lijepljenja između slojeva ima veliki utjecaj na ukupnu čvrstoću ispisane komponente. Za 3D ispis izrezani su uzorci morta pomiješanog s 0,20% HPMC M-H0.20, a čvrstoća međuslojnog spoja ispitana je metodom međuslojnog cijepanja. Međuslojna čvrstoća spoja triju dijelova bila je veća od 1,3 MPa; a kada je broj slojeva bio mali, čvrstoća međuslojnog spoja bila je nešto veća. Razlog može biti taj što, s jedne strane, gravitacija gornjeg sloja čini donje slojeve gušće povezanim; s druge strane, površina morta može imati više vlage kod tiskanja donjeg sloja, dok je površinska vlažnost morta smanjena zbog isparavanja i hidratacije kod tiskanja gornjeg sloja, tako da je veza između donjih slojeva jača.
1.4Učinak HPMC-a na mikromorfologiju morta za 3D ispis
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 one kod prazna grupa. S jedne strane, to je zato što HPMC ima učinak uvlačenja zraka, koji uvodi jednolike i fine pore; s druge strane, može biti da dodatak HPMC povećava viskoznost kaše, čime se povećava otpor pražnjenja zraka unutar kaše. Povećanje može biti glavni razlog smanjenja mehaničkih svojstava morta. Ukratko, kako bi se osigurala čvrstoća morta za 3D ispis, sadržaj HPMC-a ne bi trebao biti prevelik (≤ 0,20%).
U zaključku
(1) Hidroksipropil metilceluloza HPMC poboljšava mogućnost ispisa morta. S povećanjem sadržaja HPMC-a, sposobnost ekstrudiranja morta se smanjuje, ali još uvijek ima dobru sposobnost ekstrudiranja, sposobnost slaganja je poboljšana, a vrijeme ispisa je produljeno. Ispisom je potvrđeno da je deformacija donjeg sloja morta smanjena nakon dodavanja HPMC-a, a omjer vrh-dno je 0,84 kada je sadržaj HPMC-a 0,20%.
(2) HPMC poboljšava reološka svojstva morta za 3D ispis. S povećanjem sadržaja HPMC, prividna viskoznost, granica tečenja i plastična viskoznost kaše se povećavaju; tiksotropija se prvo povećava, a zatim smanjuje, te se dobiva ispis. Poboljšanje. Iz perspektive reologije, dodavanje HPMC-a također može poboljšati mogućnost ispisa morta. Nakon dodavanja HPMC-a, kaša je i dalje u skladu s Binghamovim reološkim modelom, a dobroća pristajanja R2≥0,99.
(3) Nakon dodavanja HPMC-a povećavaju se mikrostruktura i pore materijala. Preporuča se da udio HPMC-a ne prelazi 0,20%, inače će imati veliki utjecaj na mehanička svojstva morta. Snaga lijepljenja između različitih slojeva morta za 3D ispis malo je drugačija, a broj slojeva Kada je manji, čvrstoća spoja između slojeva morta je veća.
Vrijeme objave: 27. rujna 2022