1.1Påvirkning av HPMC på printbarheten til 3D-utskriftsmørtler
1.1.1Effekten av HPMC på ekstruderbarheten til 3D-utskriftsmørtler
Blindgruppen M-H0 uten HPMC og testgruppene med HPMC-innhold på 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % og 0,30 % fikk stå i forskjellige tidsperioder, og deretter ble fluiditeten testet.Det kan sees at inkorporering av HPMC Det vil redusere mørtelens fluiditet betydelig;når innholdet av HPMC gradvis økes fra 0 % til 0,30 %, avtar mørtelens initiale fluiditet fra henholdsvis 243 mm til 206, 191, 167 og 160 mm.HPMC er en høymolekylær polymer.De kan vikles inn i hverandre for å danne en nettverksstruktur, og kohesjonen til sementslurryen kan økes ved å kapsle inn komponenter som Ca(OH) 2. Makroskopisk forbedres mørtelens kohesivitet.Med utvidelse av ståtiden øker graden av hydrering av mørtelen.økt, tapte flyten over tid.Fluiditeten til blankgruppen M-H0 uten HPMC avtok raskt.I forsøksgruppen med 0,05 %, 0,10 %, 0,20 % og 0,30 % HPMC, avtok graden av reduksjon i fluiditet med tiden, og fluiditeten til mørtel etter å ha stått i 60 minutter var henholdsvis 180, 177, 164 og 155 mm .Fluiditeten er 87,3 %, 92,7 %, 98,2 %, 96,8 %.Inkorporering av HPMC kan betydelig forbedre retensjonsevnen til mørtelfluiditet, noe som skyldes kombinasjonen av HPMC og vannmolekyler;på den annen side kan HPMC danne en lignende film. Den har en nettverksstruktur og pakker inn sementen, noe som effektivt reduserer fordampningen av vann i mørtelen og har en viss vannretensjonsytelse.Det er verdt å merke seg at når innholdet av HPMC er 0,20 %, når retensjonsevnen til mørtelfluiditeten det høyeste nivået.
Fluiditeten til 3D-utskriftsmørtelen blandet med forskjellige mengder HPMC er 160~206 mm.På grunn av de forskjellige skriverparametrene er de anbefalte fluiditetsområdene oppnådd av forskjellige forskere forskjellige, for eksempel 150~190 mm, 160~170 mm.Fra figur 3 kan det ses intuitivt. Det kan ses at fluiditeten til 3D-utskriftsmørtelen blandet med HPMC stort sett er innenfor det anbefalte området, spesielt når HPMC-innholdet er 0,20 %, er fluiditeten til mørtelen innen 60 minutter innenfor det anbefalte området, som tilfredsstiller passende flytbarhet og stablebarhet.Derfor, selv om fluiditeten til mørtelen med en passende mengde HPMC reduseres, noe som fører til en reduksjon i ekstruderbarhet, har den fortsatt god ekstruderbarhet, som er innenfor det anbefalte området.
1.1.2Effekten av HPMC på stablebarheten til 3D-utskriftsmørtler
Ved ikke bruk av mal, avhenger størrelsen på formretensjonshastigheten under egenvekt av materialets flytespenning, som er relatert til den indre kohesjonen mellom slurryen og tilslaget.Formbevaringen av 3D-printemørtler med forskjellig HPMC-innhold er gitt.Endringshastigheten med hviletid.Etter tilsetning av HPMC forbedres formretensjonshastigheten til mørtel, spesielt i det innledende stadiet og stående i 20 minutter.Med utvidelsen av hviletiden ble imidlertid forbedringseffekten av HPMC på formretensjonshastigheten til mørtel gradvis svekket, noe som hovedsakelig skyldtes Retensjonsgraden øker betydelig.Etter å ha stått i 60 minutter, kan bare 0,20 % og 0,30 % HPMC forbedre formbevaringsgraden til mørtel.
Penetrasjonsmotstandstestresultatene for 3D-printemørtelen med forskjellig HPMC-innhold er vist i figur 5. Det kan ses av figur 5 at penetrasjonsmotstanden generelt øker med forlengelsen av ståtiden, noe som hovedsakelig skyldes flyten av slurry under sementhydreringsprosessen.Det utviklet seg gradvis til et stivt fast stoff;i løpet av de første 80 minuttene økte inkorporeringen av HPMC penetrasjonsmotstanden, og med økningen av innholdet av HPMC økte penetrasjonsmotstanden.Jo større penetrasjonsmotstand, deformasjon av materialet på grunn av påført belastning Jo større motstand er HPMC, noe som indikerer at HPMC kan forbedre den tidlige stablebarheten til 3D-utskriftsmørtel.Siden hydroksyl- og eterbindingene på polymerkjeden til HPMC lett kombineres med vann gjennom hydrogenbindinger, noe som resulterer i gradvis reduksjon av fritt vann og forbindelsen mellom partikler øker, øker friksjonskraften, slik at den tidlige penetrasjonsmotstanden blir større.Etter å ha stått i 80 minutter, på grunn av hydratiseringen av sement, økte penetrasjonsmotstanden til den blanke gruppen uten HPMC raskt, mens penetrasjonsmotstanden til testgruppen med HPMC økte. Hastigheten endret seg ikke signifikant før ca. 160 minutter etter henstand.Ifølge Chen et al. skyldes dette hovedsakelig at HPMC danner en beskyttende film rundt sementpartiklene, noe som forlenger herdetiden;Pourchez et al.antatt at dette hovedsakelig skyldes fiber Enkle eternedbrytningsprodukter (som karboksylater) eller metoksylgrupper kan forsinke sementhydrering ved å forsinke dannelsen av Ca(OH)2.Det er verdt å merke seg at for å forhindre at utviklingen av penetrasjonsmotstand blir påvirket av fordampning av vann på overflaten av prøven, ble dette eksperimentet utført under samme temperatur- og fuktighetsforhold.I det hele tatt kan HPMC effektivt forbedre stablebarheten til 3D-utskriftsmørtelen i det innledende stadiet, forsinke koaguleringen og forlenge utskriftstiden til 3D-utskriftsmørtelen.
3D-utskriftsmørtelenhet (lengde 200 mm × bredde 20 mm × lagtykkelse 8 mm): Den blanke gruppen uten HPMC var alvorlig deformert, kollapset og hadde blødningsproblemer ved utskrift av det syvende laget;M-H0.20 gruppemørtel har god stablebarhet.Etter utskrift av 13 lag er toppkantbredden 16,58 mm, bunnkantbredden 19,65 mm, og topp-til-bunn-forholdet (forholdet mellom toppkantbredde og underkantbredde) er 0,84.Dimensjonsavviket er lite.Derfor har det blitt bekreftet ved utskrift at inkorporering av HPMC kan forbedre trykkbarheten til mørtel betydelig.Mørtelflytbarhet har god ekstruderbarhet og stablebarhet ved 160~170 mm;formbevaringsgraden er mindre enn 70 % er alvorlig deformert og kan ikke oppfylle utskriftskravene.
1.2Påvirkning av HPMC på reologiske egenskaper til 3D-utskriftsmørtler
Den tilsynelatende viskositeten til ren masse under forskjellig HPMC-innhold er gitt: med økningen av skjærhastigheten reduseres den tilsynelatende viskositeten til ren masse, og fenomenet med skjærfortynning er under høyt HPMC-innhold.Det er mer åpenbart.HPMC-molekylkjeden er uordnet og viser høyere viskositet ved lav skjærhastighet;men ved høy skjærhastighet beveger HPMC-molekyler seg parallelt og ordnet langs skjærretningen, noe som gjør molekylene lettere å gli, så tabellen. Den tilsynelatende viskositeten til slurryen er relativt lav.Når skjærhastigheten er større enn 5,0 s-1, er den tilsynelatende viskositeten til P-H0 i blankgruppen i utgangspunktet stabil innen 5 Pa s;mens den tilsynelatende viskositeten til slurryen øker etter at HPMC er tilsatt, og den blandes med HPMC.Tilsetningen av HPMC øker den indre friksjonen mellom sementpartiklene, noe som øker den tilsynelatende viskositeten til pastaen, og den makroskopiske ytelsen er at ekstruderbarheten til 3D-utskriftsmørtelen reduseres.
Forholdet mellom skjærspenningen og skjærhastigheten til den rene slurryen i den reologiske testen ble registrert, og Bingham-modellen ble brukt for å tilpasse resultatene.Resultatene er vist i figur 8 og tabell 3. Når innholdet av HPMC var 0,30 %, var skjærhastigheten under testen større enn 32,5. Når viskositeten til slurryen overskrider området til instrumentet ved s-1, vil tilsvarende data poeng kan ikke samles.Generelt brukes området som er omsluttet av de stigende og fallende kurvene i det stabile stadiet (10,0~50,0 s-1) for å karakterisere tiksotropien til slurryen [21, 33].Tixotropi refererer til egenskapen at slurryen har stor fluiditet under påvirkning av ytre kraftskjæring, og kan gå tilbake til sin opprinnelige tilstand etter at skjærvirkningen er kansellert.Riktig tiksotropi er svært viktig for mørtelens trykkbarhet.Det kan sees fra figur 8 at det tiksotrope området til den blanke gruppen uten HPMC var bare 116,55 Pa/s;etter tilsetning av 0,10 % HPMC, økte det tiksotrope arealet av nettopastaen betydelig til 1 800,38 Pa/s;Med økningen av ble det tiksotrope området av pastaen redusert, men det var fortsatt 10 ganger høyere enn for den blanke gruppen.Fra tiksotropiens perspektiv forbedret inkorporeringen av HPMC trykkbarheten til mørtelen betydelig.
For at mørtelen skal opprettholde sin form etter ekstrudering og tåle belastningen fra det påfølgende ekstruderte laget, må mørtelen ha høyere flytespenning.Det kan sees fra tabell 3 at flytespenningen τ0 til netto slurryen er betydelig forbedret etter at HPMC er tilsatt, og den er lik HPMC.Innholdet av HPMC er positivt korrelert;når innholdet av HPMC er 0,10 %, 0,20 % og 0,30 %, øker flytespenningen til nettopastaen til henholdsvis 8,6, 23,7 og 31,8 ganger den for blankgruppen;den plastiske viskositeten μ øker også med økningen av innholdet av HPMC.3D-utskrift krever at mørtelens plastiske viskositet ikke skal være for liten, ellers vil deformasjonen etter ekstrudering være stor;samtidig bør en passende plastisk viskositet opprettholdes for å sikre konsistensen av materialekstruderingen.Oppsummert, fra et reologisk synspunkt, har HPMCs inkorporering en positiv effekt på forbedringen av stablebarheten til 3D-utskriftsmørtel.Etter inkorporering av HPMC, samsvarer den rene pastaen fortsatt med Bingham-reologiske modellen, og godheten til passform R2 er ikke lavere enn 0,99.
1.3Effekten av HPMC på de mekaniske egenskapene til 3D-utskriftsmørtel
28 d trykkstyrke og bøyestyrke for 3D-utskriftsmørtel.Med økningen av HPMC-innholdet ble 28 d-trykk- og bøyestyrken til 3D-utskriftsmørtel redusert;når innholdet av HPMC nådde 0,30 %, er 28 d trykkstyrken og bøyestyrken henholdsvis 30,3 og 7,3 MPa.Studier har vist at HPMC har en viss luft-medbringende effekt, og hvis innholdet er for høyt, vil den indre porøsiteten til mørtelen øke betydelig;Diffusjonsmotstanden øker og det er vanskelig å utlade alle.Derfor kan økningen i porøsitet være årsaken til nedgangen i styrken til 3D-utskriftsmørtel forårsaket av HPMC.
Den unike lamineringsstøpeprosessen til 3D-utskrift fører til eksistensen av svake områder i struktur og mekaniske egenskaper mellom tilstøtende lag, og bindingsstyrken mellom lagene har stor innflytelse på den samlede styrken til den trykte komponenten.For 3D-utskrift ble mørtelprøver blandet med 0,20 % HPMC M-H0.20 kuttet, og mellomlagsbindingsstyrken ble testet med mellomlagssplittingsmetoden.Mellomlagsbindingsstyrken til de tre delene var høyere enn 1,3 MPa;og når antall lag var lavt, var bindingsstyrken mellom lag litt høyere.Årsaken kan være at på den ene siden gjør tyngdekraften til det øvre laget de nedre lagene tettere bundet;på den annen side kan overflaten av mørtelen ha mer fuktighet ved trykking av det nedre laget, mens overflatefuktigheten til mørtelen reduseres på grunn av fordampning og hydrering ved trykking av det øvre laget, så bindingen mellom bunnlagene er sterkere.
1.4Effekten av HPMC på mikromorfologien til 3D-utskriftsmørtel
SEM-bildene av M-H0- og M-H0.20-prøvene ved 3 dager viser at overflateporene til M-H0.20-prøvene er betydelig økt etter tilsetning av 0,20 % HPMC, og porestørrelsen er større enn på den tomme gruppen.Dette På den ene siden er det fordi HPMC har en luft-medbringende effekt, som introduserer jevne og fine porer;på den annen side kan det være at tilsetningen av HPMC øker viskositeten til slurryen, og dermed øker utslippsmotstanden til luften inne i slurryen.Økningen kan være hovedårsaken til nedgangen i mørtelens mekaniske egenskaper.For å oppsummere, for å sikre styrken til 3D-utskriftsmørtelen, bør innholdet av HPMC ikke være for stort (≤ 0,20%).
For å konkludere
(1) Hydroksypropylmetylcellulose HPMC forbedrer trykkbarheten til mørtelen.Med økningen av innholdet av HPMC reduseres ekstruderbarheten til mørtelen, men har fortsatt god ekstruderbarhet, stablebarheten forbedres og utskrivbarheten Tiden forlenges.Det er bekreftet ved utskrift at deformasjonen av bunnlaget av mørtelen er redusert etter tilsetning av HPMC, og topp-bunn-forholdet er 0,84 når HPMC-innholdet er 0,20 %.
(2) HPMC forbedrer de reologiske egenskapene til 3D-utskriftsmørtel.Med økningen av HPMC-innholdet øker slurryens tilsynelatende viskositet, flytespenning og plastisk viskositet;tiksotropi øker først og deretter avtar, og trykkbarheten oppnås.Forbedring.Fra et reologisk perspektiv kan tilsetning av HPMC også forbedre trykkbarheten til mørtelen.Etter tilsetning av HPMC, samsvarer slurryen fortsatt med Bingham reologiske modell, og god passform R2≥0,99.
(3) Etter tilsetning av HPMC øker mikrostrukturen og porene i materialet.Det anbefales at innholdet av HPMC ikke skal overstige 0,20 %, ellers vil det ha stor innvirkning på mørtelens mekaniske egenskaper.Bindestyrken mellom ulike lag av 3D-printmørtelen er litt forskjellig, og antall lag Når den er lavere, er bindingsstyrken mellom mørtellagene høyere.
Innleggstid: 27. september 2022