1.1Wpływ HPMC na wydrukowanie moździerzy do drukowania 3D
1.1.1Wpływ HPMC na wytłaczalność moździerzy do drukowania 3D
Grupa pusta M-H0 bez HPMC i grupy testowe o zawartości HPMC 0,05%, 0,10%, 0,20%i 0,30%mogły stać przez różne okresy czasu, a następnie przetestowano płynność. Można zauważyć, że włączenie HPMC znacznie zmniejszy płynność zaprawy; Gdy zawartość HPMC jest stopniowo zwiększana z 0% do 0,30%, początkowa płynność zapraw spada odpowiednio z 243 mm do 206, 191, 167 i 160 mm. HPMC jest polimerem o wysokiej molekularnej. Można je uwikłać, aby utworzyć strukturę sieci, a spójność zawiesiny cementowej można zwiększyć poprzez kapsułkowanie składników, takich jak Ca (OH) 2. Makroskopowo, poprawi się spójność zaprawy. Wraz z przedłużeniem czasu stania wzrasta stopień nawodnienia zapraw. Zwiększono, płynność utracona z czasem. Płynność grupy pustej M-H0 bez HPMC gwałtownie spadła. W grupie eksperymentalnej z 0,05%, 0,10%, 0,20% i 0,30% HPMC stopień spadku płynności spadł z czasem, a płynność zapraw po staniu przez 60 minut wynosiła odpowiednio 180, 177, 164 i 155 mm . Płynność wynosi 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%. Włączenie HPMC może znacznie poprawić zdolność retencji płynności zaprawy, która jest spowodowana połączeniem HPMC i cząsteczek wody; Z drugiej strony, HPMC może tworzyć podobną folię, ma strukturę sieci i owija cement, który skutecznie zmniejsza ulotkę wody w zaprawie i ma pewną wydajność zatrzymywania wody. Warto zauważyć, że gdy zawartość HPMC wynosi 0,20%, zdolność retencji płynności zaprawy osiąga najwyższy poziom.
Płynność zaprawy do drukowania 3D zmieszanej z różnymi ilościami HPMC wynosi 160 ~ 206 mm. Ze względu na różne parametry drukarki zalecane zakresy płynności uzyskane przez różnych badaczy są różne, takie jak 150 ~ 190 mm, 160 ~ 170 mm. Na rycinie 3 można intuicyjnie zobaczyć, że płynność zaprawy do drukowania 3D zmieszana z HPMC jest głównie w zalecanym zakresie, szczególnie gdy zawartość HPMC wynosi 0,20%, płynność zaprawy w ciągu 60 minut jest wewnątrz w środku Zalecany zakres, który spełnia odpowiednią płynność i możliwość stosowania. Dlatego, chociaż płynność zaprawy o odpowiedniej ilości HPMC jest zmniejszona, co prowadzi do zmniejszenia wytłaczalności, nadal ma dobrą wytłaczalność, co jest w zalecanym zakresie.
1.1.2Wpływ HPMC na zdolność do ustawiania moździerzy do drukowania 3D
W przypadku braku użycia szablonu rozmiar tempa retencji kształtu w ramach samookaleczenia zależy od granicy plastyczności materiału, która jest związana z wewnętrzną spójnością między zawiesiną a agregatem. Podano zatrzymanie kształtów moździerzy drukowania 3D o różnych zawartości HPMC. Szybkość zmian z czasem stojącym. Po dodaniu HPMC poprawia się wskaźnik zatrzymywania kształtu zaprawy, szczególnie na początkowym etapie i stojąc przez 20 minut. Jednak wraz z przedłużeniem czasu stania poprawa HPMC na wskaźnik retencji kształtu zaprawy stopniowo osłabił, co było głównie spowodowane wskaźnikiem retencji znacznie wzrasta. Po 60 minutach tylko 0,20% i 0,30% HPMC może poprawić wskaźnik zatrzymania kształtu zaprawy.
Wyniki testu odporności na penetrację zaprawy drukowania 3D z różną zawartością HPMC pokazano na rycinie 5. Na rycinie 5 można zauważyć, że oporność penetracyjna ogólnie wzrasta wraz z wydłużeniem czasu stojącego, co jest głównie spowodowane przepływem przepływu zawiesina podczas procesu nawodnienia cementu. Stopniowo ewoluował w sztywną substancję stałą; W pierwszych 80 minutach włączenie HPMC zwiększyło odporność na penetrację, a wraz ze wzrostem zawartości HPMC wzrosła odporność penetracyjna. Im większa odporność penetracyjna, deformacja materiału z powodu przyłożonego obciążenia, tym większy jest odporność HPMC, co wskazuje, że HPMC może poprawić wczesną zdolność do ustawiania moździerza do drukowania 3D. Ponieważ wiązania hydroksylowe i eterowe na łańcuchu polimeru HPMC są łatwo łączone z wodą przez wiązania wodorowe, co powoduje stopniowe zmniejszenie wolnej wody i połączenie między cząsteczkami wzrasta, siła tarcia wzrasta, więc odporność na wczesną penetrację staje się większa. Po 80 minutach, z powodu nawodnienia cementu, odporność penetracyjna grupy pustej bez HPMC gwałtownie wzrosła, podczas gdy odporność penetracyjna grupy testowej z HPMC zwiększyła się znacznie, aż do około 160 minut pozycji. Według Chena i wsp. Wynika to głównie z powodu HPMC tworzących się film ochronny wokół cząstek cementu, który przedłuża czas ustalania; Pourchez i in. Przypuszczał, że jest to głównie spowodowane prostymi produktami degradacji eteru (takie jak karboksylany) lub grupy metoksylowe, mogą opóźnić hydratację cementu poprzez opóźnienie tworzenia Ca (OH) 2. Warto zauważyć, że w celu zapobiegania rozwojowi odporności penetracyjnej na odparowanie wody na powierzchni próbki, eksperyment ten przeprowadzono w tych samych warunkach temperatury i wilgotności. Ogólnie rzecz biorąc, HPMC może skutecznie poprawić stosowność do ustawiania zaprawy drukowania 3D na początkowym etapie, opóźnić krzepnięcie i wydłużyć czas do wydruku zaprawy drukowania 3D.
Strumienie moździerzy 3D (długość 200 mm × szerokość 20 mm × grubość warstwy 8 mm): Grupa pusta bez HPMC została poważnie zdeformowana, zawalona i miała problemy z krwawieniem podczas drukowania siódmej warstwy; Morta grupy M-H0.20 ma dobrą zdolność do stosu. Po wydrukowaniu 13 warstw górna szerokość krawędzi wynosi 16,58 mm, szerokość dolnej krawędzi wynosi 19,65 mm, a stosunek od góry do-dotyckiego (stosunek szerokości górnej krawędzi do dolnej szerokości krawędzi) wynosi 0,84. Odchylenie wymiarowe jest małe. Dlatego potwierdzono przez drukowanie, że włączenie HPMC może znacznie poprawić wydrukowanie zaprawy. Płynność zaprawy ma dobrą wytłaczalność i stosowność do stosu na poziomie 160 ~ 170 mm; Wskaźnik zatrzymywania kształtu jest mniejszy niż 70 % jest poważnie zdeformowany i nie może spełniać wymagań drukowania.
1.2Wpływ HPMC na właściwości reologiczne moździerzy do drukowania 3D
Podano pozorną lepkość czystej miazgi przy różnej zawartości HPMC: wraz ze wzrostem szybkości ścinania pozorna lepkość czystej miazgi zmniejsza się, a zjawisko przerzedzania ścinania jest pod wysoką zawartością HPMC. To jest bardziej oczywiste. Łańcuch molekularny HPMC jest nieuporządkowany i wykazuje wyższą lepkość przy niskiej szybkości ścinania; Ale przy wysokiej szybkości ścinania cząsteczki HPMC poruszają się równolegle i uporządkowane wzdłuż kierunku ścinania, dzięki czemu cząsteczki są łatwiejsze do przesuwania, więc stół pozorna lepkość zawiesiny jest stosunkowo niska. Gdy szybkość ścinania jest większa niż 5,0 s-1, pozorna lepkość p-h0 w grupie pustej jest zasadniczo stabilna w ciągu 5 pa; Podczas gdy dodaje się pozorna lepkość zawiesiny po dodaniu HPMC i mieszana z HPMC. Dodanie HPMC zwiększa tarcie wewnętrzne między cząsteczkami cementu, co zwiększa pozorną lepkość pasty, a makroskopowa wydajność polega na tym, że wytłaczalność zaprawy drukowania 3D zmniejsza się.
Zarejestrowano związek między naprężeniem ścinającym a szybkością ścinania czystej zawiesiny w teście reologicznym, a model Bingham zastosowano do dopasowania wyników. Wyniki pokazano na rycinie 8 i tabeli 3. Gdy zawartość HPMC wynosiła 0,30%, szybkość ścinania podczas testu była większa niż 32,5, gdy lepkość zawiesiny przekracza zakres instrumentu przy S-1, odpowiednie dane, odpowiednie dane Punktów nie można zebrać. Zasadniczo obszar zamknięty przez krzywe rosnące i spadające w stabilnym etapie (10,0 ~ 50,0 s-1) służy do scharakteryzowania tixotropii zawiesiny [21, 33]. Tixotropia odnosi się do nieruchomości, że zawiesina ma dużą płynność pod działaniem zewnętrznego ścinania siły i może powrócić do pierwotnego stanu po anulowaniu akcji ścinania. Odpowiednia tixotropia jest bardzo ważna dla możliwości wydrukowania zaprawy. Z ryc. 8 widać, że obszar tiksotropowy grupy pustej bez HPMC wynosił tylko 116,55 PA/s; Po dodaniu 0,10% HPMC obszar tiksotropowy pasty netto znacznie wzrósł do 1 800,38 PA/s; Wraz ze wzrostem thixotropowego obszaru pasty zmniejszył się, ale wciąż był 10 razy wyższy niż w grupie pustej. Z perspektywy tixotropii włączenie HPMC znacznie poprawiło wydrukowanie zaprawy.
Aby zaprawa mogła zachować swój kształt po wytłaczaniu i wytrzymać obciążenie kolejnej warstwy wytłaczanej, zaprawa musi mieć wyższy poziom plastyczności. Z tabeli 3 można zauważyć, że granica plastyczności τ0 zawiesiny netto jest znacznie poprawiona po dodaniu HPMC i jest podobna do HPMC. Zawartość HPMC jest pozytywnie skorelowana; Gdy zawartość HPMC wynosi 0,10%, 0,20%i 0,30%, granica plastyczności pasty netto wzrasta odpowiednio do 8,6, 23,7 i 31,8 razy większej niż w grupie pustej; Lepkość plastiku μ wzrasta również wraz ze wzrostem zawartości HPMC. Drukowanie 3D wymaga, aby lepkość plastiku zaprawy nie była zbyt mała, w przeciwnym razie deformacja po wytłaczaniu będzie duża; Jednocześnie należy zachować odpowiednią lepkość plastiku, aby zapewnić spójność wytłaczania materiału. Podsumowując, z punktu widzenia reologii, włączenie HPMC ma pozytywny wpływ na poprawę stosowności do ustępowania 3D. Po włączeniu HPMC czysta pasta nadal jest zgodna z modelem reologicznym Bingham, a dobroć dopasowania R2 nie jest niższa niż 0,99.
1.3Wpływ HPMC na właściwości mechaniczne moździerza drukowania 3D
28 D Wytrzymałość na ściskanie i wytrzymałość na zginanie zaprawy drukowania 3D. Wraz ze wzrostem zawartości HPMC zmniejszyła się siła ściskająca i zginająca o zgięciu moździerza 3D; Gdy zawartość HPMC osiągnęła 0,30%, siła ściskająca 28 D i siły zginające wynoszą odpowiednio 30,3 i 7,3 MPa. Badania wykazały, że HPMC ma pewien efekt wprowadzania powietrza, a jeśli jego zawartość jest zbyt wysoka, wewnętrzna porowatość zaprawy znacznie wzrośnie; Odporność na dyfuzję wzrasta i trudno jest rozładować wszystko. Dlatego wzrost porowatości może być przyczyną zmniejszenia siły zaprawy drukowania 3D spowodowanej przez HPMC.
Unikalny proces formowania laminowania drukowania 3D prowadzi do istnienia słabych obszarów w strukturze i właściwości mechanicznych między sąsiednimi warstwami, a siła wiązania między warstwami ma duży wpływ na ogólną wytrzymałość komponentu wydrukowanego. W przypadku próbek moździerzy do drukowania 3D zmieszanych z 0,20% HPMC M-H0.20 wycięto i wytrzymałość wiązania międzywarstwowego przetestowano metodą podziału międzyowodu. Siła wiązania międzywarstwowych trzech części była wyższa niż 1,3 MPa; A kiedy liczba warstw była niska, wytrzymałość wiązania międzywarstwowego była nieco wyższa. Powodem może być to, że z jednej strony ciężkość górnej warstwy sprawia, że dolne warstwy są gęsto gęsto związane; Z drugiej strony powierzchnia moździerza może mieć więcej wilgoci podczas drukowania dolnej warstwy, podczas gdy wilgotność powierzchni moździerza jest zmniejszona z powodu odparowania i nawodnienia podczas drukowania górnej warstwy, więc wiązanie między dolnymi warstwami jest silniejsze.
1.4Wpływ HPMC na mikromorfologię zaprawy do drukowania 3D
Obrazy SEM próbek M-H0 i M-H0.20 w wieku 3 dni pokazują, że pory powierzchniowe próbki M-H0.20 są znacznie zwiększone po dodaniu 0,20% HPMC, a wielkość porów jest większa niż w przypadku większej niż w przypadku. pusta grupa. Z jednej strony dzieje się tak, ponieważ HPMC ma efekt wprowadzania powietrza, który wprowadza jednolite i drobne pory; Z drugiej strony może się zdarzyć, że dodanie HPMC zwiększa lepkość zawiesiny, zwiększając w ten sposób odporność na rozładowanie powietrza wewnątrz zawiesiny. Wzrost może być głównym przyczyną spadku właściwości mechanicznych zaprawy. Podsumowując, aby zapewnić siłę moździerza drukowania 3D, zawartość HPMC nie powinna być zbyt duża (≤ 0,20%).
Podsumowując
(1) Hydroksypropylo -metyloceluloza HPMC poprawia wydrukowanie zaprawy. Wraz ze wzrostem zawartości HPMC, wytłaczalność zaprawy zmniejsza się, ale nadal ma dobrą wytłaczalność, poprawność stosu jest poprawiona, a czas do wydrukowania jest przedłużony. Zostało zweryfikowane przez drukowanie, że deformacja dolnej warstwy zaprawy jest zmniejszona po dodaniu HPMC, a współczynnik górnego dany wynosi 0,84, gdy zawartość HPMC wynosi 0,20%.
(2) HPMC poprawia właściwości reologiczne zaprawy drukowania 3D. Wraz ze wzrostem zawartości HPMC, pozorna lepkość, granica plastyczności i plastikowa lepkość zawiesiny; Tixotropia najpierw wzrasta, a następnie zmniejsza się, a wydrukowanie uzyskuje się. Poprawa. Z perspektywy reologii dodanie HPMC może również poprawić wydrukowanie zaprawy. Po dodaniu HPMC zawiesinę nadal jest zgodna z modelem reologicznym Bingham i dobroci dopasowania R2 ≥0,99.
(3) Po dodaniu HPMC wzrosną mikrostrukturę i pory materiału. Zaleca się, aby zawartość HPMC nie była przekraczająca 0,20%, w przeciwnym razie będzie miała duży wpływ na właściwości mechaniczne zaprawy. Siła wiązania między różnymi warstwami moździerza drukowania 3D jest nieco inna, a liczba warstw, gdy jest niższa, siła wiązania między warstwami zapraw jest wyższa.
Czas po: 27-2022 września