1.1HPMC mõju 3D-printimismörtide prinditavusele
1.1.1HPMC mõju 3D-printimismörtide ekstrudeeritavusele
Tühjal rühmal M-H0 ilma HPMCta ja testrühmadel, mille HPMC sisaldus oli 0,05%, 0,10%, 0,20% ja 0,30%, lasti seista erinevatel aegadel ja seejärel testiti voolavust.On näha, et HPMC lisamine vähendab oluliselt mördi voolavust;HPMC sisalduse järkjärgulise tõstmisel 0%-lt 0,30%-le väheneb mördi esialgne voolavus 243 mm-lt vastavalt 206, 191, 167 ja 160 mm-ni.HPMC on suure molekulmassiga polümeer.Neid saab üksteisega mässida, et moodustada võrkstruktuuri, ja tsemendilobri sidusust saab suurendada komponentide nagu Ca(OH) 2 kapseldamisega. Makroskoopiliselt paraneb mördi sidusus.Seismisaja pikenemisega suureneb mördi hüdratatsiooniaste.suurenenud, voolavus aja jooksul kadunud.Tühja katserühma M-H0 voolavus ilma HPMCta vähenes kiiresti.Katserühmas 0,05%, 0,10%, 0,20% ja 0,30% HPMC-ga vähenes voolavuse vähenemise määr aja jooksul ning mördi voolavus pärast 60-minutilist seismist oli vastavalt 180, 177, 164 ja 155 mm. .Sujuvus on 87,3%, 92,7%, 98,2%, 96,8%.HPMC lisamine võib oluliselt parandada mördi voolavuse säilivusvõimet, mis on tingitud HPMC ja veemolekulide kombinatsioonist;teisest küljest võib HPMC moodustada sarnase kile Sellel on võrgustruktuur ja see mähib tsementi, mis vähendab tõhusalt vee lendumist mördis ja millel on teatav veepidavus.Tasub teada, et kui HPMC sisaldus on 0,20%, saavutab mördi voolavuse retentsioonivõime kõrgeima taseme.
Erinevate koguste HPMC-ga segatud 3D-prindimördi voolavus on 160-206 mm.Erinevate printeri parameetrite tõttu on erinevate uurijate saadud soovitatavad voolavusvahemikud erinevad, näiteks 150–190 mm, 160–170 mm.Jooniselt 3 on intuitiivselt näha On näha, et HPMC-ga segatud 3D-prindimördi voolavus jääb enamasti soovitatud vahemikku, eriti kui HPMC sisaldus on 0,20%, mördi voolavus 60 minuti jooksul jääb vahemikku. soovitatav vahemik, mis rahuldab sobivat voolavust ja virnastatavust.Seega, kuigi sobiva koguse HPMC-ga mördi voolavus väheneb, mis viib ekstrudeeritavuse vähenemiseni, on sellel siiski hea ekstrudeeritavus, mis jääb soovitatud vahemikku.
1.1.2HPMC mõju 3D-printimismörtide virnastatavusele
Šablooni mittekasutamise korral oleneb omakaalu all oleva kuju säilivuskiiruse suurus materjali voolavuspingest, mis on seotud läga ja täitematerjali vahelise sisemise kohesiooniga.Antud on erineva HPMC-sisaldusega 3D-prindimörtide kuju säilivus.Muutuse kiirus seisuajaga.Pärast HPMC lisamist paraneb mördi kuju säilivus, eriti algstaadiumis ja seistes 20 min.Seistaaja pikenemisega HPMC parandav mõju mördi kuju säilivuskiirusele aga järk-järgult nõrgenes, mis oli peamiselt tingitud sellest, et säilivusmäär suureneb oluliselt.Pärast 60-minutilist seismist võib ainult 0,20% ja 0,30% HPMC parandada mördi kuju säilitamise määra.
Erineva HPMC-sisaldusega 3D-trükimördi läbitungimiskindluse testi tulemused on toodud joonisel 5. Jooniselt 5 on näha, et läbitungimistakistus üldiselt suureneb koos seisuaja pikenemisega, mis on peamiselt tingitud trükikoja voolust. läga tsemendi hüdratatsiooniprotsessi ajal.See arenes järk-järgult jäigaks tahkeks aineks;esimese 80 minutiga suurendas HPMC lisamine läbitungimistakistust ja HPMC sisalduse suurenemisega suurenes läbitungimistakistus.Mida suurem on läbitungimistakistus, seda suurem on materjali deformatsioon rakendatavast koormusest, seda suurem on HPMC takistus, mis näitab, et HPMC võib parandada 3D-prindimördi varajast virnastatavust.Kuna HPMC polümeeri ahela hüdroksüül- ja eetersidemed on vesiniksidemete kaudu kergesti ühendatud veega, mille tulemuseks on vaba vee järkjärguline vähenemine ja osakeste vaheline ühendus suureneb, suureneb hõõrdejõud, mistõttu muutub varajane läbitungimistakistus suuremaks.Pärast 80-minutilist seismist tõusis tsemendi hüdratatsiooni tõttu kiiresti ilma HPMCta tühja katserühma läbitungimistakistus, samal ajal kui HPMC-ga katserühma läbitungimistakistus suurenes. Kiirus ei muutunud oluliselt kuni umbes 160 minutise seismiseni.Chen jt sõnul on see peamiselt tingitud sellest, et HPMC moodustab tsemendiosakeste ümber kaitsekile, mis pikendab tardumisaega;Pourchez jt.oletatakse, et selle põhjuseks on peamiselt kiud. Lihtsad eetri lagunemissaadused (nagu karboksülaadid) või metoksüülrühmad võivad tsemendi hüdratatsiooni edasi lükata, aeglustades Ca(OH)2 moodustumist.Väärib märkimist, et selleks, et vee aurustumine katsekeha pinnal ei mõjutaks läbitungimiskindluse kujunemist, viidi see katse läbi samades temperatuuri- ja niiskustingimustes.Üldiselt võib HPMC tõhusalt parandada 3D-prindimördi virnastatavust algstaadiumis, aeglustada koagulatsiooni ja pikendada 3D-prindimördi printimisaega.
3D-printimismördi üksus (pikkus 200 mm × laius 20 mm × kihi paksus 8 mm): ilma HPMCta toorikurühm oli seitsmenda kihi printimisel tugevalt deformeerunud, kokku vajunud ja sellel oli veritsusprobleeme;M-H0.20 rühma mört on hea virnastatavusega.Pärast 13 kihi printimist on ülemise serva laius 16,58 mm, alumise serva laius 19,65 mm ja ülemise ja alumise serva suhe (ülemise serva laiuse ja alumise serva laiuse suhe) on 0,84.Mõõtmete kõrvalekalle on väike.Seetõttu on trükkimise teel kontrollitud, et HPMC lisamine võib oluliselt parandada mördi prinditavust.Mördi voolavus on hea ekstrudeeritavusega ja virnastatavusega 160–170 mm juures;kuju säilivusmäär on alla 70 %, on tõsiselt deformeerunud ega vasta trükinõuetele.
1.2HPMC mõju 3D-prindimörtide reoloogilistele omadustele
Antud on puhta tselluloosi näivviskoossus erineva HPMC sisalduse korral: nihkekiiruse suurenemisega puhta tselluloosi näivviskoossus väheneb ja nihkehõrenemise nähtus on kõrge HPMC sisalduse korral.See on ilmsem.HPMC molekulaarahel on korrastamata ja sellel on madalal nihkekiirusel suurem viskoossus;kuid suure nihkekiiruse korral liiguvad HPMC molekulid paralleelselt ja korrapäraselt piki nihkesuunda, mis muudab molekulide libisemise lihtsamaks, nii et tabel Lobri näiv viskoossus on suhteliselt madal.Kui nihkekiirus on suurem kui 5,0 s-1, on P-H0 näiv viskoossus tühja katserühmas põhimõtteliselt stabiilne 5 Pa s piires;samas kui suspensiooni näiv viskoossus suureneb pärast HPMC lisamist ja see segatakse HPMC-ga.HPMC lisamine suurendab sisemist hõõrdumist tsemendiosakeste vahel, mis suurendab pasta näivat viskoossust ja makroskoopiline jõudlus seisneb selles, et 3D-prindimördi ekstrudeeritavus väheneb.
Reoloogilises testis registreeriti puhta läga nihkepinge ja nihkekiiruse vaheline seos ning tulemuste sobitamiseks kasutati Binghami mudelit.Tulemused on näidatud joonisel 8 ja tabelis 3. Kui HPMC sisaldus oli 0,30%, oli nihkekiirus katse ajal suurem kui 32,5 Kui lobri viskoossus ületab instrumendi vahemikku s-1 juures, vastavad andmed. punkte ei saa koguda.Üldjuhul kasutatakse läga tiksotroopia iseloomustamiseks stabiilses staadiumis (10,0-50,0 s-1) tõusu- ja languskõveratega ümbritsetud ala [21, 33].Tiksotroopia viitab omadusele, et suspensioonil on välisjõu mõjul suur voolavus ja see võib pärast lõikamistoimingu tühistamist naasta algsesse olekusse.Sobiv tiksotroopia on mördi prinditavuse seisukohalt väga oluline.Jooniselt 8 on näha, et ilma HPMCta tühja katserühma tiksotroopne pindala oli ainult 116,55 Pa/s;pärast 0,10% HPMC lisamist suurenes võrkpasta tiksotroopne pindala oluliselt 1 800,38 Pa/s;Suurenedes vähenes pasta tiksotroopne pindala, kuid see oli siiski 10 korda suurem kui tühja rühma oma.Tiksotroopia seisukohast parandas HPMC lisamine oluliselt mördi prinditavust.
Selleks, et mört säilitaks pärast ekstrudeerimist oma kuju ja taluks järgneva ekstrudeeritud kihi koormust, peab mördil olema suurem voolavuspiir.Tabelist 3 on näha, et puhassuspensiooni voolavuspinge τ0 paraneb oluliselt pärast HPMC lisamist ja see on sarnane HPMC-ga.HPMC sisu on positiivses korrelatsioonis;kui HPMC sisaldus on 0,10%, 0,20% ja 0,30%, suureneb võrgupasta voolavuspinge vastavalt 8,6, 23,7 ja 31,8 korrale tühja rühma omast;plastiline viskoossus μ suureneb ka HPMC sisalduse suurenemisega.3D-printimine eeldab, et mördi plastiline viskoossus ei tohiks olla liiga väike, vastasel juhul on ekstrusioonijärgne deformatsioon suur;samal ajal tuleks säilitada sobiv plastiline viskoossus, et tagada materjali väljapressimise konsistents.Kokkuvõtteks võib öelda, et reoloogia seisukohalt on HPMC's Incorporation positiivne mõju 3D-prindimördi virnastatavuse paranemisele.Pärast HPMC lisamist vastab puhas pasta endiselt Binghami reoloogilisele mudelile ja sobivus R2 ei ole madalam kui 0,99.
1.3HPMC mõju 3D-prindimördi mehaanilistele omadustele
3D-prindimördi 28-päevane surve- ja paindetugevus.HPMC sisalduse suurenemisega vähenes 3D-prindimördi 28-päevane surve- ja paindetugevus;kui HPMC sisaldus saavutas 0,30%, on 28-päevane survetugevus ja paindetugevus vastavalt 30,3 ja 7,3 MPa.Uuringud on näidanud, et HPMC-l on teatav õhku kaasav toime ja kui selle sisaldus on liiga kõrge, suureneb mördi sisemine poorsus oluliselt;Difusioonitakistus suureneb ja kõike on raske tühjendada.Seetõttu võib poorsuse suurenemine olla HPMC poolt põhjustatud 3D-prindimördi tugevuse vähenemise põhjuseks.
3D-printimise ainulaadne lamineerimisvormimisprotsess toob kaasa nõrkade piirkondade olemasolu külgnevate kihtide struktuuris ja mehaanilistes omadustes ning kihtidevahelisel sidumistugevusel on suur mõju prinditava komponendi üldisele tugevusele.3D-printimismördi jaoks lõigati 0,20% HPMC-ga segatud mördi proovid M-H0,20 ja kihtidevahelise sideme tugevust testiti kihtidevahelise poolitusmeetodiga.Kolme osa kihtidevahelise sideme tugevus oli suurem kui 1,3 MPa;ja kui kihtide arv oli väike, oli kihtidevahelise sideme tugevus veidi suurem.Põhjus võib olla selles, et ühelt poolt muudab ülemise kihi gravitatsioon alumised kihid tihedamalt seotud;seevastu alumise kihi trükkimisel võib mördi pinnal olla rohkem niiskust, samas kui ülemise kihi trükkimisel mördi pinnaniiskus väheneb aurustumise ja hüdratatsiooni tõttu, seega on alumise kihi vaheline side tugevam.
1.4HPMC mõju 3D-printimismördi mikromorfoloogiale
M-H0 ja M-H0.20 proovide SEM-pildid 3 päeva vanuses näitavad, et M-H0.20 proovide pinnapoorid suurenevad oluliselt pärast 0,20% HPMC lisamist ja pooride suurus on suurem kui proovide M-H0.20 pinnapoorid. tühi rühm.Ühest küljest on põhjuseks see, et HPMC-l on õhku kaasahaarav toime, mis loob ühtlased ja peened poorid;teisest küljest võib juhtuda, et HPMC lisamine suurendab lobri viskoossust, suurendades seeläbi läga sees oleva õhu väljalasketakistust.Suurenemine võib olla mördi mehaaniliste omaduste vähenemise peamiseks põhjuseks.Kokkuvõtteks võib öelda, et 3D-prindimördi tugevuse tagamiseks ei tohiks HPMC sisaldus olla liiga suur (≤ 0,20%).
Kokkuvõtteks
(1) Hüdroksüpropüülmetüültselluloos HPMC parandab mördi prinditavust.HPMC sisalduse suurenemisega mördi ekstrudeeritavus väheneb, kuid sellel on siiski hea ekstrudeeritavus, virnastatavus paraneb ja prinditav aeg pikeneb.Trükkides on kontrollitud, et pärast HPMC lisamist väheneb mördi alumise kihi deformatsioon ning ülemise ja põhja suhe on 0,84, kui HPMC sisaldus on 0,20%.
(2) HPMC parandab 3D-prindimördi reoloogilisi omadusi.HPMC sisalduse suurenemisega suureneb läga näiv viskoossus, voolavuspiir ja plastiline viskoossus;tiksotroopia esmalt suureneb ja seejärel väheneb ning saavutatakse prinditavus.Parandamine.Reoloogia vaatenurgast võib HPMC lisamine parandada ka mördi prinditavust.Pärast HPMC lisamist vastab suspensioon endiselt Binghami reoloogilisele mudelile ja sobivus R2≥0,99.
(3) Pärast HPMC lisamist suureneb materjali mikrostruktuur ja poorid.Soovitatav on, et HPMC sisaldus ei ületaks 0,20%, vastasel juhul mõjutab see oluliselt mördi mehaanilisi omadusi.3D-prindimördi erinevate kihtide nakketugevus on veidi erinev ja kihtide arv Kui see on väiksem, on nakketugevus mördi kihtide vahel suurem.
Postitusaeg: 27. september 2022