1.1Ndikimi i HPMC në printueshmërinë e llaçeve të printimit 3D
1.1.1Efekti i HPMC në ekstrudueshmërinë e llaçeve të printimit 3D
Grupi bosh M-H0 pa HPMC dhe grupet e testimit me përmbajtje HPMC prej 0.05%, 0.10%, 0.20% dhe 0.30% u lanë të qëndronin për periudha të ndryshme kohore dhe më pas u testua rrjedhshmëria. Mund të shihet se inkorporimi i HPMC do të reduktojë ndjeshëm rrjedhshmërinë e llaçit; kur përmbajtja e HPMC rritet gradualisht nga 0% në 0,30%, rrjedhshmëria fillestare e llaçit zvogëlohet nga 243 mm në 206, 191, 167 dhe 160 mm përkatësisht. HPMC është një polimer me molekular të lartë. Ato mund të ngatërrohen me njëra-tjetrën për të formuar një strukturë rrjeti dhe kohezioni i llumit të çimentos mund të rritet duke mbështjellë përbërës të tillë si Ca(OH) 2. Në mënyrë makroskopike, koheziviteti i llaçit përmirësohet. Me zgjatjen e kohës së qëndrimit rritet shkalla e hidratimit të llaçit. u rrit, rrjedhshmëria humbet me kalimin e kohës. Fluiditeti i grupit bosh M-H0 pa HPMC u ul me shpejtësi. Në grupin eksperimental me 0.05%, 0.10%, 0.20% dhe 0.30% HPMC, shkalla e uljes së rrjedhshmërisë u ul me kalimin e kohës, dhe rrjedhshmëria e llaçit pas qëndrimit për 60 minuta ishte përkatësisht 180, 177, 164 dhe 155 mm. . Fluiditeti është 87.3%, 92.7%, 98.2%, 96.8%. Inkorporimi i HPMC mund të përmirësojë ndjeshëm aftësinë e mbajtjes së rrjedhshmërisë së llaçit, e cila është për shkak të kombinimit të HPMC dhe molekulave të ujit; nga ana tjetër, HPMC mund të formojë një film të ngjashëm. Ajo ka një strukturë rrjeti dhe mbështjell çimenton, e cila në mënyrë efektive redukton avullimin e ujit në llaç dhe ka një performancë të caktuar të mbajtjes së ujit. Vlen të theksohet se kur përmbajtja e HPMC është 0.20%, aftësia mbajtëse e rrjedhshmërisë së llaçit arrin nivelin më të lartë.
Rrjedhshmëria e llaçit të printimit 3D të përzier me sasi të ndryshme HPMC është 160~206 mm. Për shkak të parametrave të ndryshëm të printerit, diapazonet e rekomanduara të rrjedhshmërisë të marra nga studiues të ndryshëm janë të ndryshme, si p.sh. 150~190 mm, 160~170 mm. Nga Figura 3, mund të shihet në mënyrë intuitive Mund të shihet se rrjedhshmëria e llaçit të printimit 3D të përzier me HPMC është kryesisht brenda intervalit të rekomanduar, veçanërisht kur përmbajtja e HPMC është 0.20%, rrjedhshmëria e llaçit brenda 60 minutave është brenda diapazoni i rekomanduar, i cili plotëson rrjedhshmërinë dhe grumbullueshmërinë e duhur. Prandaj, edhe pse rrjedhshmëria e llaçit me një sasi të përshtatshme të HPMC është zvogëluar, gjë që çon në një ulje të ekstrudueshmërisë, ajo përsëri ka një ekstrudueshmëri të mirë, e cila është brenda intervalit të rekomanduar.
1.1.2Efekti i HPMC në grumbullueshmërinë e llaçeve të printimit 3D
Në rastin e mospërdorimit të shabllonit, madhësia e shkallës së mbajtjes së formës nën vetëpeshën varet nga sforcimi i rrjedhjes së materialit, i cili lidhet me kohezionin e brendshëm midis slurit dhe agregatit. Është dhënë ruajtja e formës së llaçeve të printimit 3D me përmbajtje të ndryshme HPMC. Shkalla e ndryshimit me kohën e qëndrimit. Pas shtimit të HPMC, shkalla e mbajtjes së formës së llaçit përmirësohet, veçanërisht në fazën fillestare dhe qëndrimi për 20 min. Megjithatë, me zgjatjen e kohës së qëndrimit, efekti i përmirësimit të HPMC në shkallën e mbajtjes së formës së llaçit u dobësua gradualisht, gjë që ishte kryesisht për shkak të rritjes së ndjeshme të shkallës së mbajtjes. Pas qëndrimit për 60 minuta, vetëm 0.20% dhe 0.30% HPMC mund të përmirësojnë shkallën e mbajtjes së formës së llaçit.
Rezultatet e testit të rezistencës së depërtimit të llaçit të printimit 3D me përmbajtje të ndryshme HPMC janë paraqitur në Figurën 5. Mund të shihet nga Figura 5 se rezistenca e depërtimit në përgjithësi rritet me zgjatjen e kohës së qëndrimit, e cila është kryesisht për shkak të rrjedhës së llum gjatë procesit të hidratimit të çimentos. Ajo gradualisht evoluoi në një trup të ngurtë; në 80 minutat e para, inkorporimi i HPMC rriti rezistencën e penetrimit dhe me rritjen e përmbajtjes së HPMC u rrit rezistenca e penetrimit. Sa më e madhe të jetë rezistenca e depërtimit, deformimi i materialit për shkak të ngarkesës së aplikuar, aq më e madhe është rezistenca e HPMC, gjë që tregon se HPMC mund të përmirësojë grumbullueshmërinë e hershme të llaçit të printimit 3D. Meqenëse lidhjet hidroksile dhe eterike në zinxhirin polimer të HPMC kombinohen lehtësisht me ujin përmes lidhjeve hidrogjenore, duke rezultuar në reduktimin gradual të ujit të lirë dhe rritjen e lidhjes midis grimcave, forca e fërkimit rritet, kështu që rezistenca e depërtimit të hershëm bëhet më e madhe. Pas qëndrimit për 80 minuta, për shkak të hidratimit të çimentos, rezistenca e depërtimit të grupit bosh pa HPMC u rrit me shpejtësi, ndërsa rezistenca e depërtimit të grupit të testimit me HPMC u rrit Shpejtësia nuk ndryshoi ndjeshëm deri në rreth 160 minuta qëndrimi në këmbë. Sipas Chen et al., kjo është kryesisht për shkak se HPMC formon një shtresë mbrojtëse rreth grimcave të çimentos, e cila zgjat kohën e ngurtësimit; Pourchez et al. supozohet se kjo është kryesisht për shkak të fibrave Produktet e thjeshta të degradimit të eterit (të tilla si karboksilatet) ose grupet metoksile mund të vonojnë hidratimin e çimentos duke vonuar formimin e Ca(OH)2. Vlen të theksohet se, për të parandaluar zhvillimin e rezistencës depërtuese që të mos ndikohet nga avullimi i ujit në sipërfaqen e ekzemplarit, ky eksperiment u krye në të njëjtat kushte të temperaturës dhe lagështisë. Në tërësi, HPMC mund të përmirësojë në mënyrë efektive grumbullueshmërinë e llaçit të printimit 3D në fazën fillestare, të vonojë koagulimin dhe të zgjasë kohën e printimit të llaçit të printimit 3D.
Njësia e llaçit të printimit 3D (gjatësia 200 mm × gjerësia 20 mm × trashësia e shtresës 8 mm): Grupi bosh pa HPMC ishte deformuar rëndë, u shemb dhe kishte probleme me gjakderdhje gjatë printimit të shtresës së shtatë; Llaçi i grupit M-H0.20 ka stivueshmëri të mirë. Pas printimit të 13 shtresave, gjerësia e skajit të sipërm është 16,58 mm, gjerësia e skajit të poshtëm është 19,65 mm dhe raporti nga lart-poshtë (raporti i gjerësisë së skajit të sipërm me gjerësinë e skajit të poshtëm) është 0,84. Devijimi i dimensioneve është i vogël. Prandaj, është verifikuar me printim se inkorporimi i HPMC mund të përmirësojë ndjeshëm printueshmërinë e llaçit. Rrjedhshmëria e llaçit ka ekstrudueshmëri dhe grumbullueshmëri të mirë në 160~170 mm; Shkalla e mbajtjes së formës është më pak se 70 % është deformuar seriozisht dhe nuk mund të përmbushë kërkesat e printimit.
1.2Ndikimi i HPMC në vetitë reologjike të llaçeve të printimit 3D
Viskoziteti i dukshëm i pulpës së pastër nën përmbajtje të ndryshme HPMC jepet: me rritjen e shpejtësisë së prerjes, viskoziteti i dukshëm i pulpës së pastër zvogëlohet dhe dukuria e rrallimit me prerje është nën përmbajtje të lartë HPMC. Është më e dukshme. Zinxhiri molekular HPMC është i çrregullt dhe tregon viskozitet më të lartë me shpejtësi të ulët prerjeje; por me shpejtësi të lartë të prerjes, molekulat HPMC lëvizin paralelisht dhe në mënyrë të rregullt përgjatë drejtimit të prerjes, duke i bërë molekulat të rrëshqasin më lehtë, kështu që tabela Viskoziteti i dukshëm i slurit është relativisht i ulët. Kur shpejtësia e prerjes është më e madhe se 5.0 s-1, viskoziteti i dukshëm i P-H0 në grupin bosh është në thelb i qëndrueshëm brenda 5 Pa s; ndërsa viskoziteti i dukshëm i slurit rritet pasi shtohet HPMC dhe përzihet me HPMC. Shtimi i HPMC rrit fërkimin e brendshëm midis grimcave të çimentos, gjë që rrit viskozitetin e dukshëm të pastës, dhe performanca makroskopike është se ekstrudueshmëria e llaçit të printimit 3D zvogëlohet.
Marrëdhënia midis stresit prerës dhe shkallës së prerjes së slurit të pastër në testin reologjik u regjistrua dhe modeli Bingham u përdor për të përshtatur rezultatet. Rezultatet tregohen në figurën 8 dhe tabelën 3. Kur përmbajtja e HPMC ishte 0.30%, shkalla e prerjes gjatë provës ishte më e madhe se 32.5 Kur viskoziteti i slurit tejkalon diapazonin e instrumentit në s-1, të dhënat përkatëse pikët nuk mund të mblidhen. Në përgjithësi, zona e mbyllur nga kthesat në rritje dhe në rënie në fazën e qëndrueshme (10.0~50.0 s-1) përdoret për të karakterizuar tiksotropinë e slurit [21, 33]. Tixotropia i referohet vetive që slurri ka rrjedhshmëri të madhe nën veprimin e prerjes së forcës së jashtme dhe mund të kthehet në gjendjen e tij origjinale pasi të anulohet veprimi i prerjes. Tixotropia e përshtatshme është shumë e rëndësishme për printueshmërinë e llaçit. Mund të shihet nga Figura 8 se zona tiksotropike e grupit bosh pa HPMC ishte vetëm 116.55 Pa/s; pas shtimit të 0.10% të HPMC, sipërfaqja tiksotropike e pastës neto u rrit ndjeshëm në 1 800.38 Pa/s; Me rritjen e , sipërfaqja tiksotropike e pastës u zvogëlua, por gjithsesi ishte 10 herë më e lartë se ajo e grupit bosh. Nga këndvështrimi i tiksotropisë, inkorporimi i HPMC përmirësoi shumë printueshmërinë e llaçit.
Në mënyrë që llaçi të ruajë formën e tij pas nxjerrjes dhe të përballojë ngarkesën e shtresës së mëvonshme të ekstruduar, llaçi duhet të ketë një tendosje më të lartë rrjedhëse. Mund të shihet nga Tabela 3 se stresi i rrjedhjes τ0 i slurit neto është përmirësuar ndjeshëm pas shtimit të HPMC dhe është i ngjashëm me HPMC. Përmbajtja e HPMC është e lidhur pozitivisht; kur përmbajtja e HPMC është 0.10%, 0.20% dhe 0.30%, stresi i rrjedhjes së pastës neto rritet në 8.6, 23.7 dhe 31.8 herë më shumë se ai i grupit bosh, respektivisht; viskoziteti plastik μ rritet edhe me rritjen e përmbajtjes së HPMC. Printimi 3D kërkon që viskoziteti plastik i llaçit të mos jetë shumë i vogël, përndryshe deformimi pas nxjerrjes do të jetë i madh; në të njëjtën kohë, duhet të mbahet një viskozitet i përshtatshëm plastik për të siguruar qëndrueshmërinë e nxjerrjes së materialit. Si përmbledhje, nga pikëpamja e reologjisë, Inkorporimi i HPMC-së ka një efekt pozitiv në përmirësimin e grumbullueshmërisë së llaçit të printimit 3D. Pas inkorporimit të HPMC, pasta e pastër ende përputhet me modelin reologjik të Bingham, dhe mirësia e përshtatjes R2 nuk është më e ulët se 0.99.
1.3Efekti i HPMC në vetitë mekanike të llaçit të printimit 3D
Rezistenca në shtypje dhe qëndrueshmëri përkulëse 28 d e llaçit të printimit 3D. Me rritjen e përmbajtjes së HPMC, rezistenca në shtypje dhe përkulje 28 ditë e llaçit të printimit 3D u ul; kur përmbajtja e HPMC arriti në 0.30%, rezistenca në shtypje 28 d dhe qëndrueshmëria në përkulje janë përkatësisht 30.3 dhe 7.3 MPa. Studimet kanë treguar se HPMC ka një efekt të caktuar të thithjes së ajrit dhe nëse përmbajtja e tij është shumë e lartë, poroziteti i brendshëm i llaçit do të rritet ndjeshëm; Rezistenca e difuzionit rritet dhe është e vështirë të shkarkohen të gjitha. Prandaj, rritja e porozitetit mund të jetë arsyeja për uljen e forcës së llaçit të printimit 3D të shkaktuar nga HPMC.
Procesi unik i formimit të petëzimit të printimit 3D çon në ekzistencën e zonave të dobëta në strukturë dhe vetive mekanike midis shtresave ngjitur, dhe forca e lidhjes midis shtresave ka një ndikim të madh në forcën e përgjithshme të komponentit të printuar. Për printimin 3D, mostrat e llaçit të përzier me 0.20% HPMC M-H0.20 u prenë dhe forca e lidhjes së ndërshtresës u testua me metodën e ndarjes së ndërmjetme. Forca e lidhjes ndërshtresore të tre pjesëve ishte më e lartë se 1.3 MPa; dhe kur numri i shtresave ishte i ulët, forca e lidhjes ndërmjet shtresave ishte pak më e lartë. Arsyeja mund të jetë se, nga njëra anë, graviteti i shtresës së sipërme i bën shtresat e poshtme të lidhura më dendur; nga ana tjetër, sipërfaqja e llaçit mund të ketë më shumë lagështi gjatë printimit të shtresës së poshtme, ndërsa lagështia sipërfaqësore e llaçit zvogëlohet për shkak të avullimit dhe hidratimit gjatë printimit të shtresës së sipërme, kështu që lidhja ndërmjet shtresave të poshtme është më e fortë.
1.4Efekti i HPMC në mikromorfologjinë e llaçit të printimit 3D
Imazhet SEM të mostrave M-H0 dhe M-H0.20 në moshën 3 ditësh tregojnë se poret sipërfaqësore të mostrave M-H0.20 janë rritur ndjeshëm pas shtimit të 0.20% HPMC dhe madhësia e poreve është më e madhe se ajo e grupi bosh. Kjo Nga njëra anë, është për shkak se HPMC ka një efekt thithës të ajrit, i cili sjell pore uniforme dhe të imta; nga ana tjetër, mund të ndodhë që shtimi i HPMC të rrisë viskozitetin e llumit, duke rritur kështu rezistencën e shkarkimit të ajrit brenda llumit. Rritja mund të jetë arsyeja kryesore për uljen e vetive mekanike të llaçit. Për ta përmbledhur, për të siguruar forcën e llaçit të printimit 3D, përmbajtja e HPMC nuk duhet të jetë shumë e madhe (≤ 0,20%).
Si përfundim
(1) Hidroksipropil metilcelulozë HPMC përmirëson printueshmërinë e llaçit. Me rritjen e përmbajtjes së HPMC, ekstrudueshmëria e llaçit zvogëlohet, por megjithatë ka një ekstrudueshmëri të mirë, stackueshmëria përmirësohet dhe printueshmëria Koha zgjatet. Është verifikuar me printim se deformimi i shtresës së poshtme të llaçit zvogëlohet pas shtimit të HPMC, dhe raporti lart-poshtë është 0,84 kur përmbajtja e HPMC është 0,20%.
(2) HPMC përmirëson vetitë reologjike të llaçit të printimit 3D. Me rritjen e përmbajtjes së HPMC, viskoziteti i dukshëm, stresi i rrjedhjes dhe viskoziteti plastik i slurit rriten; tiksotropia fillimisht rritet dhe më pas zvogëlohet, dhe fitohet printueshmëria. Përmirësimi. Nga këndvështrimi i reologjisë, shtimi i HPMC mund të përmirësojë gjithashtu printueshmërinë e llaçit. Pas shtimit të HPMC, slurri ende përputhet me modelin reologjik të Bingham, dhe mirësinë e përshtatjes R2≥0.99.
(3) Pas shtimit të HPMC, mikrostruktura dhe poret e materialit rriten. Rekomandohet që përmbajtja e HPMC të mos kalojë 0.20%, përndryshe do të ketë ndikim të madh në vetitë mekanike të llaçit. Forca e lidhjes ndërmjet shtresave të ndryshme të llaçit të printimit 3D është paksa e ndryshme dhe numri i shtresave Kur është më i ulët, forca e lidhjes ndërmjet shtresave të llaçit është më e lartë.
Koha e postimit: Shtator-27-2022