3D打印凹凸棒土改性光敏树脂制备及力学性能

采用硅烷偶联剂KH550接枝改性凹凸棒土,通过超声分散和3D打印技术进一步制备了有机凹凸棒土/光敏树脂复合物。采用傅里叶变换红外光谱对改性前后的凹凸棒土结构进行了表征;通过拉伸强度和冲击强度试验对复合光敏树脂的力学性能进行了研究;采用扫描电镜观察了复合树脂冲击断面的形貌和改性凹凸棒土在树脂中的分散情况。结果表明:改性凹凸棒土的加入有助于光敏树脂韧性的提高,当添加质量分数3%时,复合光敏树脂的冲击强度最佳。     

高强石膏3D打印浆体材料的制备与性能研究

使用预先混合的高强石膏浆体材料进行3D打印的工艺具有制品强度高、打印周期短等优点,但仍存在石膏初凝时间过短、浆体可堆叠性不足等问题。在此基础上研究了植物蛋白类缓凝剂和多聚磷酸盐缓凝剂对材料抗压强度、流动性和可打印时间的影响,并研究了增塑剂羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)对浆体流变性能和3D打印构件体积稳定性的影响。结果表明,两种缓凝剂对石膏水化的延缓机理不同,植物蛋白类缓凝剂可以延长流动度的稳定时期,多聚磷酸盐缓凝剂则不能很好地增加可打印时间,浆体在初凝前8~12 min就已失去流动性。HPMC的加入可显著提升浆体材料的表观粘度和屈服应力并消除缓凝剂造成的泌水现象,但对塑性粘度增幅不大,且会降低材料的抗压强度。高HPMC掺量下的高强石膏3D打印构件的体积稳定性较好,在0.020%(质量分数)植物蛋白类缓凝剂和0.60%(质量分数)HPMC掺量下3D打印构件的体积变形率为0.09。     

3D打印混凝土材料可打印性的影响因素与测试方法

混凝土3D打印作为近年来发展出的高新技术,受到了广泛的关注,并取得了许多研究成果,但目前对材料特性的测试方法没有形成统一的认识.本文从流动性、凝结时间、流变特性、可挤出性和可建造性五个方面综述了3D打印混凝土的研究进展.流动度试验可以用来快速筛选出不适合打印的材料.从长远来看,凝结时间短的材料更有潜力.流变特性可以定量...     

类水滑石对纳米凹凸棒土悬浮液流变性的影响

采用液相共沉淀方法,按n(Mg)∶n(Al)∶n(Fe)一定配比制得Mg-Al-Fe类水滑石(Mg-Al-Fe-HTlc),添加到凹土水悬浮液体系,研究其对流变性的影响。结果表明,单纯凹土水悬浮液体系当含量大于2%后为塑性非牛顿型流体,有一定的屈服值,凹土含量小于2%时,剪切速率与剪切应力有良好的线性关系,为牛顿型流体。由于带负电荷的凹土和带正电荷的Mg-Al-Fe-HTlc之间的静电相互作用,随着胶土比增加,同样剪切速率下的剪切应力呈现增大、减小然后再增大的变化趋势。     

类水滑石对纳米凹凸棒土悬浮液流变性的影响

采用液相共沉淀方法,按n(Mg)∶n(Al)∶n(Fe)一定配比制得Mg-Al-Fe类水滑石(Mg-Al-Fe-HTlc),添加到凹土水悬浮液体系,研究其对流变性的影响。结果表明,单纯凹土水悬浮液体系当含量大于2%后为塑性非牛顿型流体,有一定的屈服值,凹土含量小于2%时,剪切速率与剪切应力有良好的线性关系,为牛顿型流体。由于带负电荷的凹土和带正电荷的Mg-Al-Fe-HTlc之间的静电相互作用,随着胶土比增加,同样剪切速率下的剪切应力呈现增大、减小然后再增大的变化趋势。     

纳米二氧化硅对白水泥基3D打印材料结构变形、流变及力学性能的影响

与传统建筑材料相比,3 D打印建筑材料的结构建立对打印材料的流变性能具有更高的要求.通过引入纳米二氧化硅来调控白水泥基3D打印材料的流变性能,旨在稳定打印后的浆体结构和改善材料的力学性能.研究表明,纳米二氧化硅的掺入可以明显缩短浆体的凝结时间,改善其早期力学性能.同时,纳米二氧化硅的掺入能够提高浆体的屈服应力和弹性模量...     

纳米凹凸棒土母粒的制备及对聚丙烯性能的影响

将纳米凹凸棒土制备成母粒并与PP复合，制备n-ATP／PP纳米复合材料。对纳米复合材料的性能进行测试。结果表明，当纳米凹凸棒土质量分数为1％时，复合材料的拉伸强度达最大值；而冲击强度在纳米凹凸棒土质量分数为5％时，出现峰值。纳米凹凸棒土的加入一定程度上改善了复合材料的加工性能。     

水泥基复合材料3D可打印性的量化、优化及标准化

水泥基复合材料的3 D可打印性与打印工艺的协调兼容是无模快速建造成型的关键.然而,3 D打印原材料和配合比多样,打印设备不同,成型工艺各异,且3D可打印性的量化与评估尚未形成统一标准,为该技术的工程应用和推广带来不便.本文分析了3D可打印性的影响因素,综述了混凝土3D可打印性的量化评价方法,总结分析了六种3D可打印性的...     

膨润土对3D打印砂浆可打印性能的影响

为探明膨润土及其掺量对3D打印砂浆可打印性能的影响规律,采用流动度评价砂浆的可挤出性,并以高度保留率和贯入阻力评价其可堆叠性。此外,采用动态、静态剪切测试浆体的流变行为,从流变学角度分析膨润土对砂浆可打印性能的影响。结果表明:可打印砂浆流动度与净浆的塑性黏度存在良好的线性关系,与动态屈服应力存在良好的对数关系;高度保留率则与静态屈服应力存在良好的指数关系。一方面,膨润土增大了浆体的塑性黏度与动态屈服应力,从而导致砂浆的可挤出性能降低。另一方面,膨润土提高了浆体静态屈服应力和结构重建速率,从而提高砂浆的可堆叠性能。因此,适宜掺量的膨润土可使砂浆保持良好可挤出性,且改善砂浆的可堆叠性。当膨润土掺量2%时,打印试件顶底宽度比为0.96。     

超细二氧化硅改性3D打印用ABS树脂的性能研究

3D打印技术属于快速成型技术的一种,被认为是第三次工业革命的核心技术之一,而3D打印材料是影响3D打印技术发展与应用的关键因素。本文通过加入超细二氧化硅微粉,改善了ABS树脂的尺寸稳定性能、加工性能和力学性能,使其能适用于3D打印领域。     

氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变及可打印性能的影响

目前3D打印技术在建筑材料领域的研究主要集中在大型结构的建立和力学性能上,而对异形装饰及景观构件的研究还很少.本文采用白色硅酸盐水泥作为胶凝材料,并引入亚微米级粒度氧化铁红颜料来制备彩色水泥基3D打印材料,并研究氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变性能、可打印性能及力学性能的影响.结果表明,低掺量的颜料可以降低白水泥...     

高强石膏的研究现状

简要介绍了石膏的种类,高强石膏的制备方法及晶体结构,根据目前国内外石膏的研究进展情况,重点叙述了由二水石膏转变成α型半水石膏的结晶理论以及晶型控制机理。并阐明双掺金属和羧酸盐作为调晶剂制备的石膏强度更高。针对α型高强石膏的特点介绍了应用范围并对今后的应用领域提出了期望。     

Solvent-Cast 3D Printing of Biodegradable Polymer Scaffolds

3D printing is a popular fabrication technique because of its ability to produce complex architectures. Melt-based 3D printing is widely used for thermoplastic polymers like poly(caprolactone) (PCL), poly(lactic acid) (PLA), and poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) because of their low processing temperatures. However, traditional melt-based techniques require processing temperatures and pressures high enough to achieve continuous flow, limiting the type of polymer that can be printed. Solvent-cast printing (SCP) offers an alternative approach to print a wider range of polymers. Polymers are dissolved in a volatile solvent that evaporates during deposition to produce a solid polymer filament. SCP, therefore, requires optimizing polymer concentration in the ink, print pressure, and print speed to achieve desired print fidelity. Here, capillary flow analysis shows how print pressure affects the process-apparent viscosity of PCL, PLA, and PLGA inks. Ink viscosity is also measured using rheology, which is used to link a specific ink viscosity to a predicted set of print pressure and print speed for all three polymers. These results demonstrate how this approach can be used to accelerate optimization by significantly reducing the number of parameter combinations. This strategy can be applied to other polymers to expand the library of polymers printable with SCP.     

基于3D打印的三维短纤维增强复合材料强度预测分析

针对目前短纤维增强树脂基复合材料强度仍以实验和二维平面预测为主,提出一种能真实反映纤维空间结构的三维短纤维增强复合材料强度预测模型.基于概率方法修正"混合律模型"对临界区域内纤维的作用进行详细的理论公式推导,建立基于纤维取向、长度和体积分数等因素的三维短纤维增强复合材料强度预测模型.以短碳纤维增强尼龙复合材料为例进行强...     

3D打印石膏粉末流动性的响应曲面优化试验研究

基于响应曲面法的中心复合设计(CCD)法设计了3D打印石膏粉末流动性优化试验,考察疏水性纳米二氧化硅和可溶性淀粉掺量对3D打印石膏粉末流动性的影响,并对优化效果下制备的3D打印粉末进行打印机铺粉、表面形貌和流速的分析、验证。结果表明:在疏水性纳米SiO₂掺量为1%(质量分数)、可溶性淀粉掺量为3%(质量分数)的条件下,石膏流动性能改善效果最佳,相较于未改性的石膏提高了38%,得到了响应变量粉末流动性与疏水性纳米二氧化硅和可溶性淀粉掺量的非线性回归方程,流动性最佳优化预测值与实测值相对误差仅为0.31%;最佳优化条件下,改性石膏粉末流速为3.16 g/s,可连续流动,粉层表面均匀无明显缺陷。本研究提高了石膏基粉末3D打印的精确度,有利于石膏材料在3D打印中的应用。     

Development of Pure Poly Vinyl Chloride (PVC) with Excellent 3D Printability and Macro- and Micro-Structural Properties

Unmodified polyvinyl chloride (PVC) has low thermal stability and high hardness. Therefore, using plasticizers as well as thermal stabilizers is inevitable, while it causes serious environmental and health issues. In this work, for the first time, pure food-grade PVC with potential biomedical applications is processed and 3D printed. Samples are successfully 3D printed using different printing parameters, including velocity, raster angle, nozzle diameter, and layer thickness, and their mechanical properties are investigated in compression, bending, and tension modes. Scanning electron microscopy is also used to evaluate the bonding and microstructure of the printed layers. Among the mentioned printing parameters, raster angle and printing velocity influence the mechanical properties significantly, whereas the layer thickness and nozzle diameter has a little effect. Images from scanning electron microscopy  also reveal that printing velocity greatly affects the final part's quality regarding defective voids and rasters’ bonding. The maximum tensile strength of 88.55 MPa is achieved, which implies the superiority of 3D-printed PVC mechanical properties compared to other commercial filaments. This study opens an avenue to additively manufacture PVC that is the second most-consumed polymer with cost-effective and high-strength features.