1.1HPMC:s inflytande på tryckbarheten hos 3D-utskriftsbruk
1.1.1Effekten av HPMC på extruderbarheten av 3D-utskriftsbruk
Blindgruppen M-HO utan HPMC och testgrupperna med HPMC-innehåll av 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % och 0,30 % fick stå under olika tidsperioder och sedan testades fluiditeten. Det kan ses att inkorporeringen av HPMC Det kommer att avsevärt minska murbrukets flytbarhet; när innehållet av HPMC gradvis ökas från 0 % till 0,30 %, minskar murbrukets initiala fluiditet från 243 mm till 206, 191, 167 respektive 160 mm. HPMC är en högmolekylär polymer. De kan intrasslas med varandra för att bilda en nätverksstruktur och cementuppslamningens sammanhållning kan ökas genom att inkapsla komponenter som Ca(OH) 2. Makroskopiskt förbättras murbrukets kohesionsförmåga. Med förlängningen av ståtiden ökar murbrukets fuktighetsgrad. ökade, förlorade flytbarheten med tiden. Fluiditeten för blankgruppen M-HO utan HPMC minskade snabbt. I försöksgruppen med 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % och 0,30 % HPMC minskade graden av minskning av flytbarheten med tiden, och flytbarheten för bruk efter att ha stått i 60 minuter var 180, 177, 164 respektive 155 mm. . Fluiditeten är 87,3 %, 92,7 %, 98,2 %, 96,8 %. Införlivandet av HPMC kan avsevärt förbättra retentionsförmågan hos murbrukets flytbarhet, vilket beror på kombinationen av HPMC och vattenmolekyler; å andra sidan kan HPMC bilda en liknande film. Den har en nätverksstruktur och omsluter cementen, vilket effektivt minskar förångningen av vatten i murbruket och har en viss vattenretentionsprestanda. Det är värt att notera att när innehållet av HPMC är 0,20 %, når murbrukets retentionsförmåga den högsta nivån.
Fluiditeten hos 3D-skrivbruket blandat med olika mängder HPMC är 160~206 mm. På grund av de olika skrivarparametrarna är de rekommenderade intervallen för fluiditet som erhålls av olika forskare olika, såsom 150~190 mm, 160~170 mm. Från figur 3 kan det ses intuitivt. Det kan ses att flytbarheten hos 3D-utskriftsbruket blandat med HPMC för det mesta ligger inom det rekommenderade intervallet, speciellt när HPMC-halten är 0,20 %, ligger murbrukets flytbarhet inom 60 minuter inom det rekommenderade intervallet, som uppfyller lämplig flytbarhet och stapelbarhet. Därför, även om flytbarheten hos murbruket med en lämplig mängd HPMC reduceras, vilket leder till en minskning av extruderbarheten, har den fortfarande god extruderbarhet, vilket ligger inom det rekommenderade intervallet.
1.1.2Effekten av HPMC på staplingsbarheten hos 3D-utskriftsbruk
Om man inte använder en mall beror storleken på formretentionsgraden under egenvikt på materialets sträckgräns, vilket är relaterat till den inre kohesionen mellan slammet och ballasten. Formbeständigheten för 3D-utskriftsbruk med olika HPMC-innehåll anges. Förändringshastigheten med stående tid. Efter tillsats av HPMC förbättras murbrukets formretentionsgrad, speciellt i det inledande skedet och stående i 20 min. Men med förlängningen av ståtiden försvagades förbättringseffekten av HPMC på formretentionsgraden hos murbruk gradvis, vilket främst berodde på att retentionsgraden ökar avsevärt. Efter att ha stått i 60 minuter kan endast 0,20 % och 0,30 % HPMC förbättra formretentionsgraden hos murbruk.
Testresultaten för penetrationsmotståndet för 3D-tryckbruket med olika HPMC-innehåll visas i figur 5. Det framgår av figur 5 att penetrationsmotståndet i allmänhet ökar med förlängningen av ståtiden, vilket främst beror på flödet av slurry under cementhydratiseringsprocessen. Det utvecklades gradvis till en styv fast substans; under de första 80 minuterna ökade införlivandet av HPMC penetrationsmotståndet, och med ökningen av innehållet av HPMC ökade penetrationsmotståndet. Ju större penetrationsmotstånd, deformation av materialet på grund av den applicerade belastningen Ju större motståndet är HPMC, vilket indikerar att HPMC kan förbättra den tidiga stapelbarheten hos 3D-printbruk. Eftersom hydroxyl- och eterbindningarna på polymerkedjan av HPMC lätt kombineras med vatten genom vätebindningar, vilket resulterar i en gradvis minskning av fritt vatten och kopplingen mellan partiklar ökar, ökar friktionskraften, så det tidiga penetrationsmotståndet blir större. Efter att ha stått i 80 minuter, på grund av hydratiseringen av cement, ökade penetrationsmotståndet för blankgruppen utan HPMC snabbt, medan penetrationsmotståndet för testgruppen med HPMC ökade. Hastigheten förändrades inte signifikant förrän ca 160 min efter stående. Enligt Chen et al. beror detta främst på att HPMC bildar en skyddande film runt cementpartiklarna, vilket förlänger härdningstiden; Pourchez et al. antas att detta främst beror på fiber Enkla eternedbrytningsprodukter (som karboxylater) eller metoxylgrupper kan fördröja cementhydratisering genom att fördröja bildningen av Ca(OH)2. Det är värt att notera att, för att förhindra utvecklingen av penetrationsmotstånd från att påverkas av avdunstning av vatten på provets yta, utfördes detta experiment under samma temperatur- och luftfuktighetsförhållanden. På det hela taget kan HPMC effektivt förbättra staplingsbarheten för 3D-utskriftsbruket i det inledande skedet, fördröja koaguleringen och förlänga den utskrivbara tiden för 3D-utskriftsbruket.
3D-utskriftsbrukenhet (längd 200 mm × bredd 20 mm × lagertjocklek 8 mm): Råämnesgruppen utan HPMC var allvarligt deformerad, kollapsade och hade blödningsproblem vid utskrift av det sjunde lagret; M-H0.20 gruppbruket har god stapelbarhet. Efter utskrift av 13 lager är den övre kantens bredd 16,58 mm, den nedre kantens bredd är 19,65 mm och förhållandet mellan topp och botten (förhållandet mellan överkantens bredd och underkantens bredd) är 0,84. Dimensionsavvikelsen är liten. Därför har det verifierats genom tryckning att införandet av HPMC avsevärt kan förbättra tryckbarheten hos murbruk. Murbruksflytbarhet har god extruderbarhet och stapelbarhet vid 160~170 mm; formretentionsgraden är mindre än 70 % är allvarligt deformerad och kan inte uppfylla tryckkraven.
1.2HPMC:s inverkan på reologiska egenskaper hos 3D-utskriftsbruk
Den skenbara viskositeten för ren massa under olika HPMC-innehåll anges: med ökningen av skjuvhastigheten minskar den skenbara viskositeten för ren massa, och fenomenet med skjuvförtunning är under högt HPMC-innehåll. Det är mer uppenbart. HPMC-molekylkedjan är oordnad och visar högre viskositet vid låg skjuvhastighet; men vid hög skjuvhastighet, rör sig HPMC-molekyler parallellt och ordnat längs skjuvriktningen, vilket gör molekylerna lättare att glida, så tabellen. Uppslamningens skenbara viskositet är relativt låg. När skjuvhastigheten är större än 5,0 s-1 är den skenbara viskositeten för P-H0 i blankgruppen i princip stabil inom 5 Pa s; medan den skenbara viskositeten hos slurryn ökar efter att HPMC tillsatts och den blandas med HPMC. Tillsatsen av HPMC ökar den inre friktionen mellan cementpartiklarna, vilket ökar pastans skenbara viskositet, och den makroskopiska prestandan är att extruderbarheten hos 3D-skrivbruket minskar.
Förhållandet mellan skjuvspänningen och skjuvhastigheten för den rena slurryn i det reologiska testet registrerades och Bingham-modellen användes för att passa resultaten. Resultaten visas i figur 8 och tabell 3. När innehållet av HPMC var 0,30 %, var skjuvhastigheten under testet större än 32,5. När slurryns viskositet överskrider instrumentets intervall vid s-1, motsvarar motsvarande data poäng kan inte samlas in. I allmänhet används området som omges av stigande och fallande kurvor i det stabila stadiet (10,0~50,0 s-1) för att karakterisera slurryns tixotropi [21, 33]. Tixotropi hänvisar till egenskapen att slammet har stor flytbarhet under verkan av yttre kraftskjuvning och kan återgå till sitt ursprungliga tillstånd efter att skjuvningsverkan har avbrutits. Lämplig tixotropi är mycket viktig för hur bruket kan tryckas. Det kan ses från figur 8 att den tixotropa arean av blankgruppen utan HPMC endast var 116,55 Pa/s; efter tillsats av 0,10 % HPMC ökade den tixotropa arean av nätmassan signifikant till 1 800,38 Pa/s; Med ökningen av , minskade den tixotropa ytan av pastan, men den var fortfarande 10 gånger högre än den för blankgruppen. Ur ett tixotropiperspektiv förbättrade inkorporeringen av HPMC avsevärt murbrukets tryckbarhet.
För att bruket ska behålla sin form efter extrudering och klara belastningen från det efterföljande extruderade skiktet behöver bruket ha en högre sträckgräns. Det kan ses från tabell 3 att sträckgränsen τ0 för nettouppslamningen är signifikant förbättrad efter att HPMC tillsatts, och den liknar HPMC. Innehållet av HPMC är positivt korrelerat; när innehållet av HPMC är 0,10 %, 0,20 % och 0,30 %, ökar sträckgränsen för nettopastan till 8,6, 23,7 respektive 31,8 gånger den för blankgruppen; den plastiska viskositeten μ ökar också med ökningen av innehållet av HPMC. 3D-utskrift kräver att murbrukets plastiska viskositet inte ska vara för liten, annars blir deformationen efter extrudering stor; samtidigt bör en lämplig plastisk viskositet bibehållas för att säkerställa konsistensen av materialextruderingen. Sammanfattningsvis, ur reologisk synvinkel, har HPMC:s inkorporering en positiv effekt på förbättringen av stapelbarheten hos 3D-utskriftsbruk. Efter inkorporering av HPMC överensstämmer den rena pastan fortfarande med Binghams reologiska modell, och passformen R2 är inte lägre än 0,99.
1.3Effekten av HPMC på de mekaniska egenskaperna hos 3D-utskriftsbruk
28 d tryckhållfasthet och böjhållfasthet för 3D-tryckbruk. Med ökningen av HPMC-innehållet minskade 28 d-tryck- och böjhållfastheten hos 3D-skrivbruk; när innehållet av HPMC nådde 0,30 %, är tryckhållfastheten 28 d och böjhållfastheten 30,3 respektive 7,3 MPa. Studier har visat att HPMC har en viss luftindragande effekt, och om dess innehåll är för högt kommer murbrukets inre porositet att öka avsevärt; Diffusionsmotståndet ökar och det är svårt att ladda ur alla. Därför kan ökningen av porositeten vara orsaken till minskningen av styrkan hos 3D-utskriftsbruk orsakad av HPMC.
Den unika lamineringsformningen av 3D-utskrift leder till att det finns svaga områden i struktur och mekaniska egenskaper mellan intilliggande skikt, och bindningsstyrkan mellan skikten har stor inverkan på den utskrivna komponentens totala styrka. För 3D-utskrift skars murbruksprover blandade med 0,20 % HPMC M-H0,20, och mellanskiktets bindningsstyrka testades med mellanskiktsdelningsmetoden. Mellanskiktsbindningsstyrkan för de tre delarna var högre än 1,3 MPa; och när antalet skikt var lågt var bindningsstyrkan mellan skikten något högre. Orsaken kan vara att å ena sidan det övre lagrets tyngdkraft gör att de undre lagren blir tätare sammanfogade; å andra sidan kan murbrukets yta ha mer fukt vid tryckning av det undre lagret, medan murbrukets ytfuktighet reduceras på grund av avdunstning och hydratisering vid tryckning av det övre lagret, så bindningen mellan de nedre lagren är starkare.
1.4Effekt av HPMC på mikromorfologin hos 3D-utskriftsbruk
SEM-bilderna av M-H0- och M-H0.20-proverna vid 3 dagars ålder visar att ytporerna på M-H0.20-proverna är avsevärt ökade efter tillsats av 0,20 % HPMC, och porstorleken är större än hos den tomma gruppen. Detta Å ena sidan beror det på att HPMC har en luftindragande effekt, vilket introducerar jämna och fina porer; å andra sidan kan det vara så att tillsatsen av HPMC ökar slammets viskositet och därigenom ökar utsläppsmotståndet hos luften inuti slammet. Ökningen kan vara huvudorsaken till minskningen av murbrukets mekaniska egenskaper. Sammanfattningsvis, för att säkerställa styrkan hos 3D-utskriftsbruket, bör innehållet av HPMC inte vara för stort (≤ 0,20%).
Avslutningsvis
(1) Hydroxipropylmetylcellulosa HPMC förbättrar brukets tryckbarhet. Med ökningen av innehållet av HPMC minskar murbrukets extruderbarhet men har fortfarande god extruderbarhet, staplingsbarheten förbättras och tryckbarheten. Tiden förlängs. Det har verifierats genom tryckning att deformationen av murbrukets bottenskikt minskar efter tillsats av HPMC, och förhållandet mellan topp och botten är 0,84 när HPMC-halten är 0,20 %.
(2) HPMC förbättrar de reologiska egenskaperna hos 3D-utskriftsbruk. Med ökningen av HPMC-innehållet ökar slammets skenbara viskositet, sträckgräns och plastisk viskositet; tixotropin ökar först och minskar sedan, och tryckbarheten erhålls. Förbättring. Ur ett reologiskt perspektiv kan tillsats av HPMC också förbättra tryckbarheten hos bruket. Efter tillsats av HPMC överensstämmer slurryn fortfarande med Binghams reologiska modell, och god passform R2≥0,99.
(3) Efter tillsats av HPMC ökar materialets mikrostruktur och porer. Det rekommenderas att innehållet av HPMC inte överstiger 0,20 %, annars kommer det att ha stor inverkan på murbrukets mekaniska egenskaper. Bindningshållfastheten mellan olika lager av 3D-utskriftsbruket är något annorlunda, och antalet lager När den är lägre är bindningsstyrkan mellan bruksskikten högre.
Posttid: 2022-09-27