L-effett ta 'HPMC fuq mehrież tal-istampar 3D

1.1Influwenza tal-HPMC fuq l-istampar tat-tikħil tal-istampar 3D

1.1.1L-effett ta 'HPMC fuq l-estrudabbiltà tat-tikħil tal-istampar 3D

Il-grupp vojt M-H0 mingħajr HPMC u l-gruppi tat-test b'kontenut ta 'HPMC ta' 0.05%, 0.10%, 0.20%, u 0.30% tħallew joqgħodu għal perjodi ta 'żmien differenti, u mbagħad il-fluwidità ġiet ittestjata.Wieħed jista 'jara li l-inkorporazzjoni ta' HPMC Se tnaqqas b'mod sinifikanti l-fluwidità tal-mehrież;meta l-kontenut ta 'HPMC jiżdied gradwalment minn 0% għal 0.30%, il-fluwidità inizjali tal-mehrież tonqos minn 243 mm għal 206, 191, 167, u 160 mm, rispettivament.HPMC huwa polimeru molekulari għoli.Jistgħu jitħabblu ma 'xulxin biex jiffurmaw struttura ta' netwerk, u l-koeżjoni tad-demel likwidu tas-siment tista 'tiżdied billi jiġu inkapsulati komponenti bħal Ca(OH) 2. Makroskopikament, il-koeżjoni tat-tikħil titjieb.Bl-estensjoni tal-ħin wieqfa, il-grad ta 'idratazzjoni tal-mehrież jiżdied.żdiedet, il-fluwidità mitlufa maż-żmien.Il-fluwidità tal-grupp vojt M-H0 mingħajr HPMC naqset malajr.Fil-grupp sperimentali b'0.05%, 0.10%, 0.20% u 0.30% HPMC, il-grad ta 'tnaqqis fil-fluwidità naqas biż-żmien, u l-fluwidità tal-mehrież wara wieqfa għal 60 min kienet 180, 177, 164, u 155 mm, rispettivament .Il-fluwidità hija 87.3%, 92.7%, 98.2%, 96.8%.L-inkorporazzjoni ta 'HPMC tista' ttejjeb b'mod sinifikanti l-abbiltà ta 'żamma tal-fluwidità tat-tikħil, li hija dovuta għall-kombinazzjoni ta' HPMC u molekuli tal-ilma;min-naħa l-oħra, HPMC jista 'jifforma film simili Għandu struttura ta' netwerk u jgeżwer is-siment, li effettivament inaqqas il-volatilizzazzjoni tal-ilma fil-mehrież u għandu ċertu prestazzjoni ta 'żamma tal-ilma.Ta 'min jinnota li meta l-kontenut ta' HPMC huwa 0.20%, il-kapaċità ta 'żamma tal-fluwidità tat-tikħil tilħaq l-ogħla livell.

Il-fluwidità tal-mehrież tal-istampar 3D imħallat ma 'ammonti differenti ta' HPMC hija 160 ~ 206 mm.Minħabba l-parametri differenti tal-istampatur, il-firxiet rakkomandati ta 'fluwidità miksuba minn riċerkaturi differenti huma differenti, bħal 150 ~ 190 mm, 160 ~ 170 mm.Mill-Figura 3, tista 'tidher b'mod intuwittiv Jista' jidher li l-fluwidità tal-mehrież tal-istampar 3D imħallat ma 'HPMC hija l-aktar fil-medda rakkomandata, speċjalment meta l-kontenut HPMC huwa 0.20%, il-fluwidità tal-mehrież fi żmien 60 minuta hija fi ħdan il-firxa rakkomandata, li tissodisfa l-fluwidità u l-istackability xierqa.Għalhekk, għalkemm il-fluwidità tal-mehrież b'ammont xieraq ta 'HPMC hija mnaqqsa, li twassal għal tnaqqis fl-estrudabbiltà, xorta għandha extrudability tajba, li hija fil-medda rakkomandata.

1.1.2L-effett tal-HPMC fuq l-istackability tal-mehries tal-istampar 3D

Fil-każ li ma tużax mudell, id-daqs tar-rata ta 'żamma tal-forma taħt il-piż innifsu jiddependi fuq l-istress ta' rendiment tal-materjal, li huwa relatat mal-koeżjoni interna bejn id-demel likwidu u l-aggregat.Jingħata r-ritenzjoni tal-forma tat-tikħil tal-istampar 3D b'kontenut HPMC differenti.Ir-rata tal-bidla mal-ħin wieqfa.Wara li żżid HPMC, ir-rata ta 'żamma tal-forma tal-mehrież hija mtejba, speċjalment fl-istadju inizjali u wieqfa għal 20 min.Madankollu, bl-estensjoni tal-ħin wieqfa, l-effett ta 'titjib ta' HPMC fuq ir-rata ta 'żamma tal-forma tal-mehrież ddgħajjef gradwalment, li kien prinċipalment dovut għal Ir-rata ta' żamma tiżdied b'mod sinifikanti.Wara wieqfa għal 60 min, 0.20% u 0.30% HPMC biss jistgħu jtejbu r-rata ta 'żamma tal-forma tal-mehrież.

Ir-riżultati tat-test tar-reżistenza tal-penetrazzjoni tal-mehrież tal-istampar 3D b'kontenuti HPMC differenti huma murija fil-Figura 5. Jista 'jidher mill-Figura 5 li r-reżistenza tal-penetrazzjoni ġeneralment tiżdied bl-estensjoni tal-ħin wieqfa, li huwa prinċipalment minħabba l-fluss tal- demel likwidu matul il-proċess ta 'idratazzjoni tas-siment.Gradwalment evolviet f'solidu riġidu;fl-ewwel 80 min, l-inkorporazzjoni ta 'HPMC żiedet ir-reżistenza tal-penetrazzjoni, u biż-żieda tal-kontenut ta' HPMC, żdiedet ir-reżistenza tal-penetrazzjoni.Iktar ma tkun kbira r-reżistenza tal-penetrazzjoni, id-deformazzjoni tal-materjal minħabba t-tagħbija applikata Aktar ma tkun kbira r-reżistenza tal-HPMC, li tindika li HPMC jista 'jtejjeb l-istackability bikrija tal-mehrież tal-istampar 3D.Peress li l-bonds hydroxyl u etere fuq il-katina tal-polimeru ta 'HPMC huma kkombinati faċilment ma' l-ilma permezz ta 'bonds ta' l-idroġenu, li jirriżulta fit-tnaqqis gradwali ta 'ilma ħieles u l-konnessjoni bejn il-partiċelli tiżdied, il-forza tal-frizzjoni tiżdied, sabiex ir-reżistenza tal-penetrazzjoni bikrija ssir akbar.Wara li toqgħod għal 80 minuta, minħabba l-idratazzjoni tas-siment, ir-reżistenza tal-penetrazzjoni tal-grupp vojt mingħajr HPMC żdiedet malajr, filwaqt li r-reżistenza tal-penetrazzjoni tal-grupp tat-test b'HPMC żdiedet Ir-rata ma nbidlitx b'mod sinifikanti sa madwar 160 min ta 'wieqfa.Skont Chen et al., Dan huwa prinċipalment minħabba li HPMC jifforma film protettiv madwar il-partiċelli tas-siment, li jtawwal iż-żmien tal-issettjar;Pourchez et al.konġetturat li dan huwa prinċipalment dovut għal fibra Prodotti sempliċi ta 'degradazzjoni ta' l-etere (bħal karbossilati) jew gruppi ta 'metossil jistgħu jdewmu l-idratazzjoni tas-siment billi jtardjaw il-formazzjoni ta' Ca(OH)2.Ta 'min jinnota li, sabiex jiġi evitat li l-iżvilupp tar-reżistenza tal-penetrazzjoni jiġi affettwat mill-evaporazzjoni tal-ilma fuq il-wiċċ tal-kampjun, Dan l-esperiment sar taħt l-istess kundizzjonijiet ta' temperatura u umdità.B'mod ġenerali, HPMC jista 'jtejjeb b'mod effettiv l-istackability tal-mehrież tal-istampar 3D fl-istadju inizjali, idewwem il-koagulazzjoni, u jtawwal il-ħin stampabbli tal-mehrież tal-istampar 3D.

Entità tat-tikħil tal-istampar 3D (tul 200 mm × wisa '20 mm × ħxuna tas-saff 8 mm): Il-grupp vojt mingħajr HPMC kien deformat ħafna, waqa' u kellu problemi ta 'fsada meta stampa s-seba' saff;Il-mehrież tal-grupp M-H0.20 għandu stackability tajba.Wara l-istampar ta '13-il saff, il-wisa' tax-xifer ta 'fuq huwa 16.58 mm, il-wisa' tax-xifer ta 'isfel huwa 19.65 mm, u l-proporzjon minn fuq għal isfel (il-proporzjon tal-wisa' tax-xifer ta 'fuq mal-wisa' tax-xifer ta 'isfel) huwa 0.84.Id-devjazzjoni dimensjonali hija żgħira.Għalhekk, ġie vverifikat bl-istampar li l-inkorporazzjoni ta 'HPMC tista' ttejjeb b'mod sinifikanti l-istampabbiltà tal-mehrież.Il-fluwidità tat-tikħil għandha extrudability tajba u stackability f'160 ~ 170 mm;rata ta 'żamma tal-forma hija inqas minn 70% hija deformata serjament u ma tistax tissodisfa r-rekwiżiti tal-istampar.

1.2Influwenza tal-HPMC fuq il-proprjetajiet reoloġiċi tal-mehries tal-istampar 3D

Il-viskożità apparenti ta 'polpa pura taħt kontenut differenti ta' HPMC tingħata: biż-żieda tar-rata ta 'shear, il-viskożità apparenti ta' polpa pura tonqos, u l-fenomenu ta 'shear thinning huwa taħt kontenut għoli ta' HPMC.Huwa aktar ovvju.Il-katina molekulari HPMC hija diżordinata u turi viskożità ogħla b'rata ta 'shear baxxa;iżda b'rata ta 'shear għolja, il-molekuli HPMC jimxu b'mod parallel u ordnat tul id-direzzjoni tal-shear, u jagħmlu l-molekuli aktar faċli biex jiżżerżqu, għalhekk it-tabella Il-viskożità apparenti tad-demel likwidu hija relattivament baxxa.Meta r-rata ta 'shear hija akbar minn 5.0 s-1, il-viskożità apparenti ta' P-H0 fil-grupp vojt hija bażikament stabbli fi żmien 5 Pa s;filwaqt li l-viskożità apparenti tad-demel likwidu tiżdied wara li tiżdied HPMC, u titħallat ma 'HPMC.Iż-żieda ta 'HPMC iżżid il-frizzjoni interna bejn il-partiċelli tas-siment, li żżid il-viskożità apparenti tal-pejst, u l-prestazzjoni makroskopika hija li l-estrudabbiltà tal-mehrież tal-istampar 3D tonqos.

Ir-relazzjoni bejn l-istress shear u r-rata ta 'shear tad-demel likwidu pur fit-test reoloġiku ġiet irreġistrata, u l-mudell Bingham intuża biex jitwaħħal ir-riżultati.Ir-riżultati huma murija fil-Figura 8 u t-Tabella 3. Meta l-kontenut ta 'HPMC kien 0.30%, ir-rata ta' shear matul it-test kienet akbar minn 32.5 Meta l-viskożità tad-demel likwidu taqbeż il-medda tal-istrument f's-1, id-data korrispondenti punti ma jistgħux jinġabru.Ġeneralment, iż-żona magħluqa mill-kurvi li qed jogħlew u li jaqgħu fl-istadju stabbli (10.0 ~ 50.0 s-1) tintuża biex tikkaratterizza t-tixotropija tad-demel likwidu [21, 33].Tixotropija tirreferi għall-proprjetà li d-demel likwidu għandu fluwidità kbira taħt l-azzjoni ta 'shearing tal-forza esterna, u jista' jerġa 'lura għall-istat oriġinali tiegħu wara li l-azzjoni ta' shearing tiġi kkanċellata.Tixotropija xierqa hija importanti ħafna għall-istampabilità tal-mehrież.Jista 'jidher mill-Figura 8 li ż-żona tixotropika tal-grupp vojt mingħajr HPMC kienet biss 116.55 Pa/s;wara li żiedet 0.10% ta 'HPMC, iż-żona tixotropika tal-pejst nett żdiedet b'mod sinifikanti għal 1 800.38 Pa/s;Biż-żieda ta ' , iż-żona tixotropika tal-pejst naqset, iżda kienet għadha 10 darbiet ogħla minn dik tal-grupp vojt.Mill-perspettiva tat-tixotropija, l-inkorporazzjoni ta 'HPMC tejbet ħafna l-printability tal-mehrież.

Sabiex il-mehrież iżomm il-forma tiegħu wara l-estrużjoni u biex jiflaħ it-tagħbija tas-saff estruż sussegwenti, il-mehrież jeħtieġ li jkollu stress ogħla ta 'rendiment.Jista 'jidher mit-Tabella 3 li l-istress ta' rendiment τ0 tad-demel likwidu nett huwa mtejjeb b'mod sinifikanti wara li jiġi miżjud HPMC, u huwa simili għal HPMC.Il-kontenut ta 'HPMC huwa korrelatat b'mod pożittiv;meta l-kontenut ta 'HPMC huwa 0.10%, 0.20%, u 0.30%, l-istress ta' rendiment tal-pejst nett jiżdied għal 8.6, 23.7, u 31.8 darbiet dak tal-grupp vojt, rispettivament;il-viskożità tal-plastik μ tiżdied ukoll maż-żieda tal-kontenut ta 'HPMC.L-istampar 3D jeħtieġ li l-viskożità tal-plastik tal-mehrież m'għandhiex tkun żgħira wisq, inkella d-deformazzjoni wara l-estrużjoni tkun kbira;fl-istess ħin, għandha tinżamm viskożità tal-plastik adattata biex tiġi żgurata l-konsistenza tal-estrużjoni tal-materjal.Fil-qosor, mil-lat tar-reoloġija, l-Inkorporazzjoni ta 'HPMC għandha effett pożittiv fuq it-titjib tal-istivar tal-mehrież tal-istampar 3D.Wara li tinkorpora l-HPMC, il-pejst pur għadu jikkonforma mal-mudell reoloġiku ta 'Bingham, u t-tjubija ta' tajbin R2 mhix inqas minn 0.99.

1.3L-effett tal-HPMC fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-mehrież tal-istampar 3D

28 d saħħa kompressiva u saħħa tal-flessjoni tal-mehrież tal-istampar 3D.Biż-żieda tal-kontenut HPMC, is-saħħa kompressiva u flexural 28 d tal-mehrież tal-istampar 3D naqset;meta l-kontenut ta 'HPMC laħaq 0.30%, is-saħħa kompressiva ta' 28 d u Is-saħħa tal-flessjoni huma 30.3 u 7.3 MPa, rispettivament.Studji wrew li HPMC għandu ċertu effett li jdaħħal l-arja, u jekk il-kontenut tiegħu huwa għoli wisq, il-porożità interna tal-mehrież tiżdied b'mod sinifikanti;Ir-reżistenza tad-diffużjoni tiżdied u huwa diffiċli li tiskarika kollha.Għalhekk, iż-żieda tal-porożità tista 'tkun ir-raġuni għat-tnaqqis tas-saħħa tal-mehrież tal-istampar 3D ikkawżat minn HPMC.

Il-proċess uniku tal-iffurmar tal-laminazzjoni tal-istampar 3D iwassal għall-eżistenza ta 'żoni dgħajfa fl-istruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi bejn is-saffi li jmissu magħhom, u s-saħħa tat-twaħħil bejn is-saffi għandha influwenza kbira fuq is-saħħa ġenerali tal-komponent stampat.Għall-kampjuni tat-tikħil tal-istampar 3D imħallta ma '0.20% HPMC M-H0.20 inqatgħet, u s-saħħa tal-bond ta' bejn is-saffi ġiet ittestjata bil-metodu ta 'qsim tas-saff ta' bejn is-saffi.Is-saħħa tal-bond ta 'bejn is-saffi tat-tliet partijiet kienet ogħla minn 1.3 MPa;u meta n-numru ta 'saffi kien baxx, is-saħħa tal-bond ta' bejn is-saffi kienet kemmxejn ogħla.Ir-raġuni tista 'tkun li, minn naħa waħda, il-gravità tas-saff ta' fuq tagħmel is-saffi t'isfel marbuta b'mod aktar dens;min-naħa l-oħra, il-wiċċ tal-mehrież jista 'jkollu aktar umdità meta jistampa s-saff t'isfel, filwaqt li l-umdità tal-wiċċ tal-mehrież titnaqqas minħabba l-evaporazzjoni u l-idratazzjoni meta tipprintja s-saff ta' fuq, għalhekk It-twaħħil bejn is-saffi tal-qiegħ huwa aktar b'saħħtu.

1.4Effett tal-HPMC fuq il-Mikromorfoloġija tal-Mehrież tal-Istampar 3D

L-immaġini SEM tal-kampjuni M-H0 u M-H0.20 f'età ta '3 d juru li l-pori tal-wiċċ tal-kampjuni M-H0.20 jiżdiedu b'mod sinifikanti wara li żżid 0.20% HPMC, u d-daqs tal-pori huwa akbar minn dak ta' il-grupp vojt.Dan Min-naħa l-waħda, huwa minħabba li HPMC għandu effett li jdaħħal l-arja, li jintroduċi pori uniformi u fini;min-naħa l-oħra, jista 'jkun li ż-żieda ta' HPMC iżżid il-viskożità tad-demel likwidu, u b'hekk tiżdied ir-reżistenza għall-iskariku tal-arja ġewwa d-demel likwidu.Iż-żieda tista 'tkun ir-raġuni ewlenija għat-tnaqqis fil-proprjetajiet mekkaniċi tal-mehrież.Fil-qosor, sabiex tiġi żgurata s-saħħa tal-mehrież tal-istampar 3D, il-kontenut ta 'HPMC m'għandux ikun kbir wisq (≤ 0.20%).

Fil-konklużjoni

(1) Hydroxypropyl methylcellulose HPMC itejjeb il-printability tal-mehrież.Biż-żieda tal-kontenut ta 'HPMC, l-estrudabbiltà tal-mehrież tonqos iżda xorta għandha estrużjoni tajba, l-istackability titjieb, u l-printable Il-ħin huwa mtawwal.Ġie vverifikat bl-istampar li d-deformazzjoni tas-saff tal-qiegħ tal-mehrież titnaqqas wara li żżid HPMC, u l-proporzjon ta 'fuq-qiegħ huwa 0.84 meta l-kontenut HPMC huwa 0.20%.

(2) HPMC itejjeb il-proprjetajiet reoloġiċi tal-mehrież tal-istampar 3D.Biż-żieda tal-kontenut HPMC, il-viskożità apparenti, l-istress ta 'rendiment u l-viskożità tal-plastik tad-demel likwidu jiżdiedu;it-tixotropija l-ewwel tiżdied u mbagħad tonqos, u tinkiseb l-istampabilità.Titjib.Mill-perspettiva tar-reoloġija, iż-żieda ta 'HPMC tista' wkoll ittejjeb il-printability tal-mehrież.Wara li żżid HPMC, id-demel likwidu għadu jikkonforma mal-mudell reoloġiku ta 'Bingham, u t-tajjeb ta' tajbin R2≥0.99.

(3) Wara li żżid HPMC, il-mikrostruttura u l-pori tal-materjal jiżdiedu.Huwa rakkomandat li l-kontenut ta 'HPMC m'għandux jaqbeż 0.20%, inkella se jkollu impatt kbir fuq il-proprjetajiet mekkaniċi tal-mehrież.Is-saħħa tat-twaħħil bejn saffi differenti tal-mehrież tal-istampar 3D hija kemmxejn differenti, u n-numru ta 'saffi Meta jkun aktar baxx, is-saħħa tal-irbit bejn is-saffi tat-tikħil hija ogħla.