Ефектот на HPMC на малтер за 3D печатење

1.1Влијание на HPMC врз можност за печатење на малтери за 3D печатење

1.1.1Ефектот на HPMC врз екструдливоста на малтери за 3D печатење

На празната група M-H0 без HPMC и на тест групите со содржина на HPMC од 0,05%, 0,10%, 0,20% и 0,30% им беше дозволено да отстојат различни временски периоди, а потоа беше тестирана флуидноста. Може да се види дека вградувањето на HPMC значително ќе ја намали флуидноста на малтерот; кога содржината на HPMC постепено се зголемува од 0% на 0,30%, почетната флуидност на малтерот се намалува од 243 mm на 206, 191, 167 и 160 mm, соодветно. HPMC е високомолекуларен полимер. Тие можат да се заплеткаат едни со други за да формираат мрежна структура, а кохезијата на цементната кашеста маса може да се зголеми со инкапсулирање на компоненти како Ca(OH) 2. Макроскопски, кохезивноста на малтерот се подобрува. Со продолжување на времето на стоење се зголемува степенот на хидратација на малтерот. зголемена, флуидноста се губи со текот на времето. Флуидноста на празната група M-H0 без HPMC брзо се намали. Во експерименталната група со 0,05%, 0,10%, 0,20% и 0,30% HPMC, степенот на намалување на флуидноста се намалуваше со текот на времето, а флуидноста на малтерот по стоење 60 минути беше 180, 177, 164 и 155 mm, соодветно. . Флуидноста е 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. Вградувањето на HPMC може значително да ја подобри способноста за задржување на флуидноста на малтерот, што се должи на комбинацијата на HPMC и молекулите на водата; од друга страна, HPMC може да формира сличен филм Има мрежна структура и го обвиткува цементот, што ефикасно ја намалува испарувањето на водата во малтерот и има одредени перформанси за задржување на водата. Вреди да се напомене дека кога содржината на HPMC е 0,20%, способноста за задржување на флуидноста на малтерот достигнува највисоко ниво.

Флуидноста на малтерот за 3D печатење измешан со различни количини на HPMC е 160~206 mm. Поради различните параметри на печатачот, препорачаните опсези на флуидност добиени од различни истражувачи се различни, како што се 150~190 mm, 160~170 mm. Од Слика 3, може да се види интуитивно Може да се види дека флуидноста на малтерот за 3D печатење измешан со HPMC е главно во препорачаниот опсег, особено кога содржината на HPMC е 0,20%, флуидноста на малтерот во рок од 60 минути е во рамките на препорачаниот опсег, кој ја задоволува соодветната флуидност и склопливост. Затоа, иако флуидноста на малтерот со соодветно количество HPMC е намалена, што доведува до намалување на екструдливоста, тој сепак има добра екструдливост, која е во препорачаниот опсег.

1.1.2Ефектот на HPMC врз склопливоста на малтери за 3D печатење

Во случај да не се користи шаблон, големината на стапката на задржување на обликот при само-тежина зависи од напрегањето на материјалот, што е поврзано со внатрешната кохезија помеѓу кашеста маса и агрегатот. Дадено е задржување на формата на малтери за 3D печатење со различна содржина на HPMC. Стапката на промена со времето на стоење. По додавањето на HPMC, стапката на задржување на обликот на малтерот се подобрува, особено во почетната фаза и стоењето 20 мин. Меѓутоа, со продолжување на времето на стоење, ефектот на подобрување на HPMC врз стапката на задржување на обликот на малтерот постепено ослабна, што главно се должи на значително зголемување на стапката на задржување. По стоење 60 минути, само 0,20% и 0,30% HPMC може да ја подобрат стапката на задржување на обликот на малтерот.

Резултатите од тестот за отпорност на пенетрација на малтерот за 3D печатење со различна содржина на HPMC се прикажани на слика 5. Од Слика 5 може да се види дека отпорот на пенетрација генерално се зголемува со продолжувањето на времето на стоење, што главно се должи на протокот на кашеста маса за време на процесот на хидратација на цементот. Постепено еволуираше во цврста цврстина; во првите 80 мин, со вградувањето на HPMC се зголеми отпорот на пенетрација, а со зголемувањето на содржината на HPMC се зголеми и отпорот на пенетрација. Колку е поголема отпорноста на пенетрација, деформацијата на материјалот поради применетото оптоварување, толку е поголема отпорноста на HPMC, што покажува дека HPMC може да ја подобри раната спојливост на малтерот за 3D печатење. Бидејќи хидроксилните и етерските врски на полимерниот синџир на HPMC лесно се комбинираат со вода преку водородни врски, што резултира со постепено намалување на слободната вода и зголемување на врската помеѓу честичките, силата на триење се зголемува, па отпорот на рана пенетрација станува поголем. По стоењето 80 минути, поради хидратацијата на цементот, отпорот на пенетрација на празната група без HPMC брзо се зголеми, додека отпорот на пенетрација на тест групата со HPMC се зголеми Брзината не се промени значително до околу 160 мин. Според Chen et al., ова е главно затоа што HPMC формира заштитна фолија околу честичките на цементот, што го продолжува времето на стврднување; Пурчез и сор. се претпоставува дека ова главно се должи на влакната Едноставните производи за деградација на етер (како што се карбоксилатите) или метоксилните групи можат да ја одложат хидратацијата на цементот со забавување на формирањето на Ca(OH)2. Вреди да се напомене дека, со цел да се спречи развојот на отпорност на пенетрација да биде под влијание на испарувањето на водата на површината на примерокот, овој експеримент беше спроведен под исти услови на температура и влажност. Во целина, HPMC може ефикасно да ја подобри склопувањето на малтерот за 3D печатење во почетната фаза, да го одложи коагулацијата и да го продолжи времето за печатење на малтерот за 3D печатење.

Малтер за 3D печатење (должина 200 mm × ширина 20 mm × дебелина на слојот 8 mm): Празната група без HPMC беше сериозно деформирана, колабирана и имаше проблеми со крварење при печатење на седмиот слој; Групниот малтер M-H0.20 има добра склопливост. По печатење на 13 слоеви, ширината на горниот раб е 16,58 mm, ширината на долниот раб е 19,65 mm, а односот од врвот до дното (односот на ширината на горниот раб со ширината на долниот раб) е 0,84. Димензионалното отстапување е мало. Затоа, со печатење е потврдено дека вградувањето на HPMC може значително да ја подобри печатливоста на малтерот. Флуидноста на малтерот има добра екструдливост и склопување на 160~170 mm; стапката на задржување на формата е помала од 70 % е сериозно деформирана и не може да ги исполни барањата за печатење.

1.2Влијание на HPMC врз реолошките својства на малтери за 3D печатење

Дадена е очигледната вискозност на чистата пулпа при различна содржина на HPMC: со зголемување на брзината на смолкнување, очигледната вискозност на чистата пулпа се намалува, а феноменот на разредување на смолкнување е при висока содржина на HPMC. Тоа е поочигледно. HPMC молекуларниот синџир е нарушен и покажува поголем вискозитет при мала брзина на смолкнување; но со голема брзина на смолкнување, HPMC молекулите се движат паралелно и уредно по насоката на смолкнување, што го прави молекулите полесно да се лизгаат, така што табелата Очигледната вискозност на кашеста маса е релативно мала. Кога стапката на смолкнување е поголема од 5,0 s-1, привидната вискозност на P-H0 во празната група е во основа стабилна во рок од 5 Pa s; додека привидната вискозност на кашеста маса се зголемува откако ќе се додаде HPMC и се меша со HPMC. Додавањето на HPMC го зголемува внатрешното триење помеѓу честичките на цементот, што ја зголемува очигледната вискозност на пастата, а макроскопските перформанси се во тоа што се намалува екструдирањето на малтерот за 3D печатење.

Односот помеѓу напрегањето на смолкнување и стапката на смолкнување на чистата кашеста маса во реолошкиот тест беше снимен, а моделот Бингам беше искористен за да се вклопат резултатите. Резултатите се прикажани на слика 8 и табела 3. Кога содржината на HPMC била 0,30%, стапката на смолкнување за време на тестот била поголема од 32,5 Кога вискозноста на кашеста маса го надминува опсегот на инструментот на s-1, соодветните податоци поени не може да се соберат. Општо земено, областа опкружена со кривите на подигање и паѓање во стабилната фаза (10,0~50,0 s-1) се користи за карактеризирање на тиксотропијата на кашеста маса [21, 33]. Тиксотропијата се однесува на својствата дека кашеста маса има голема флуидност под дејство на надворешно стрижење на силата и може да се врати во првобитната состојба откако ќе се откаже дејството на стрижењето. Соодветната тиксотропија е многу важна за печатливоста на малтерот. Од Слика 8 може да се види дека тиксотропната површина на празната група без HPMC била само 116,55 Pa/s; по додавање на 0,10% од HPMC, тиксотропната површина на нето пастата значително се зголеми на 1 800,38 Pa/s; Со зголемувањето на , тиксотропната површина на пастата се намали, но сепак беше 10 пати повисока од онаа на празната група. Од перспектива на тиксотропија, вградувањето на HPMC значително ја подобри печатливоста на малтерот.

За да може малтерот да ја задржи својата форма по истиснувањето и да го издржи оптоварувањето на последователниот екструдиран слој, малтерот треба да има поголем напрегање. Од табела 3 може да се види дека напрегањето на отпуштање τ0 на нето-кашеста маса е значително подобрен по додавањето на HPMC и е сличен на HPMC. Содржината на HPMC е позитивно корелирана; кога содржината на HPMC е 0,10%, 0,20% и 0,30%, напрегањето на нето пастата се зголемува на 8,6, 23,7 и 31,8 пати од празното група, соодветно; пластичната вискозност μ се зголемува и со зголемувањето на содржината на HPMC. 3D печатењето бара пластичната вискозност на малтерот да не биде премногу мала, инаку деформацијата по истиснувањето ќе биде голема; во исто време, треба да се одржува соодветен пластичен вискозитет за да се обезбеди конзистентност на истиснувањето на материјалот. Накратко, од гледна точка на реологијата, инкорпорацијата на HPMC има позитивен ефект врз подобрувањето на натрупувањето на малтерот за 3D печатење. По инкорпорирањето на HPMC, чистата паста сè уште е во согласност со реолошкиот модел на Бингам, а добрината на вклопувањето R2 не е помала од 0,99.

1.3Ефектот на HPMC врз механичките својства на малтерот за 3D печатење

28 d јакост на притисок и цврстина на виткање на малтер за 3D печатење. Со зголемувањето на содржината на HPMC, 28 d цврстина на притисок и виткање на малтерот за печатење 3D се намали; кога содржината на HPMC достигна 0,30%, јакоста на притисок од 28 d и јакоста на виткање се 30,3 и 7,3 MPa, соодветно. Истражувањата покажаа дека HPMC има одреден ефект на вдишување на воздухот, и ако неговата содржина е превисока, внатрешната порозност на малтерот значително ќе се зголеми; Отпорот на дифузија се зголемува и тешко е да се испушти сите. Затоа, зголемувањето на порозноста може да биде причина за намалувањето на јачината на малтерот за 3D печатење предизвикано од HPMC.

Уникатниот процес на калапи со ламиниране на 3D печатењето води до постоење на слаби области во структурата и механичките својства помеѓу соседните слоеви, а силата на сврзување помеѓу слоевите има големо влијание врз целокупната цврстина на печатената компонента. За 3D печатење примероци од малтер измешани со 0,20% HPMC M-H0,20 беше исечен, а цврстината на меѓуслојната врска беше тестирана со методот на меѓуслојно разделување. Јачината на меѓуслојната врска на трите дела беше повисока од 1,3 MPa; а кога бројот на слоеви бил мал, јачината на меѓуслојната врска била малку поголема. Причината може да биде тоа што, од една страна, гравитацијата на горниот слој ги прави долните слоеви погусто врзани; од друга страна, површината на малтерот може да има повеќе влага при печатење на долниот слој, додека површинската влажност на малтерот се намалува поради испарување и хидратација при печатење на горниот слој, така што врзувањето помеѓу долните слоеви е посилно.

1.4Ефектот на HPMC врз микроморфологијата на малтерот за 3D печатење

Сликите на SEM на примероците M-H0 и M-H0.20 на возраст од 3 дена покажуваат дека површинските пори на примероците M-H0.20 се значително зголемени по додавањето на 0,20% HPMC, а големината на порите е поголема од онаа на празната група. Ова Од една страна, тоа е затоа што HPMC има ефект на завлекување на воздухот, кој воведува униформни и фини пори; од друга страна, може да биде дека додавањето на HPMC ја зголемува вискозноста на кашеста маса, а со тоа ја зголемува отпорноста на испуштање на воздухот внатре во кашеста маса. Зголемувањето може да биде главната причина за намалувањето на механичките својства на малтерот. Сумирајќи, за да се обезбеди цврстина на малтерот за 3D печатење, содржината на HPMC не треба да биде премногу голема (≤ 0,20%).

Како заклучок

(1) Хидроксипропил метилцелулоза HPMC ја подобрува можноста за печатење на малтерот. Со зголемувањето на содржината на HPMC, екструдливоста на малтерот се намалува, но сепак има добра екструдливост, подобрена е склопливоста и печатењето Времето се продолжува. Потврдено е со печатење дека деформацијата на долниот слој на малтерот се намалува по додавањето на HPMC, а односот горе-долу е 0,84 кога содржината на HPMC е 0,20%.

(2) HPMC ги подобрува реолошките својства на малтерот за 3D печатење. Со зголемување на содржината на HPMC, се зголемува привидниот вискозитет, напрегањето и пластичната вискозност на кашеста маса; тиксотропијата најпрво се зголемува, а потоа се намалува и се добива можност за печатење. Подобрување. Од гледна точка на реологијата, додавањето HPMC може да ја подобри и принтливоста на малтерот. По додавањето на HPMC, кашеста маса сè уште е во согласност со реолошкиот модел на Бингам и доброто на вклопување R2≥0,99.

(3) По додавањето на HPMC, микроструктурата и порите на материјалот се зголемуваат. Се препорачува содржината на HPMC да не надминува 0,20%, во спротивно тоа ќе има големо влијание врз механичките својства на малтерот. Јачината на врзување помеѓу различните слоеви на малтерот за 3D печатење е малку поинаква, а бројот на слоеви Кога е помал, цврстината на спојувањето помеѓу слоевите на малтерот е поголема.