哈尔滨3D打印

哈尔滨3D打印

当前位置: 哈尔滨3D打印 > 企业新闻 > 纤维掺量背后的粘性与流动逻辑

纤维掺量背后的粘性与流动逻辑

更新时间: 2024-12-11 10:23:46  查看次数: 88    
稻草纤维能有效地增加 3D 打印粘土浆体内各种物质之间的摩擦力,让流体抵抗变形流动的能力变强,从宏观上看就是粘土浆体的可堆积性能提升了。对于 3D 打印粘土基材料来说,提高粘度一方面有利于在运输、泵送、喷嘴挤出这些过程中让粘土更均匀,更均匀的粘土浆体就能更好地包裹矿物颗粒,这样打印质量就提高了。另一方面,稻草纤维在粘土浆体里是随机分布的,可以很好地挡住粘土颗粒下沉,改善新拌粘土浆体的分层保持能力,提高 3D 打印粘土基材料的可建造性能。这主要是因为:一方面,稻草纤维在粘土浆体里是一束束、交织着分布的,在浆体里形成乱七八糟的网格,会限制、托举浆体里的粘土颗粒,不让它们流动。而且随着稻草纤维掺量增加,纤维之间互相搭接的可能性变大了,长径比大的稻草纤维缠绕结团更明显了,形成的网状结构数量也增加了,稻草纤维在剪切力作用下很难调整方向,就得施加更大的剪切力才能让浆体流动。并且随着纤维密度增加,纤维对体系里自由水的圈闭作用也会稍微增加,这两个因素一起作用,粘土浆体体系的屈服应力就增大了。另一方面,稻草纤维表面有很多羟基亲水官能团,吸水能力很强,粘土浆体体系里的自由水很容易在稻草纤维表面聚集。因为这次试验各个试验组的水固比是固定的,粘土浆体体系里的自由水总量也是一定的,而试验用的稻草纤维粒径很细,加到粘土里后,总的比表面积很大,吸收的水分多,相对来说就减少了粘土浆体里在颗粒间起润滑作用的自由水量,最后就导致粘土浆体体系里的自由水不够湿润粘土颗粒表面了,粘土颗粒之间用来润滑的水膜厚度变小了,摩擦就增大了。 当纤维的掺量变多后,它和粘土颗粒之间的静电引力以及范德华分子力就变得很明显了。这样就使得颗粒之间相互碰撞的可能性变大了。在剪切力作用的时候,就会多消耗一些能量。这两个方面一起作用,就让粘土浆体内部抵抗流动的力量变强了,流动性就变差了,屈服应力也变大了。
哈尔滨3D打印
粘土浆体体系的塑性粘度虽然也增加了,但是增加的幅度并不是特别大。主要是有这些原因:一方面,稻草纤维是那种典型的针棒状颗粒,它的长度可比粘土颗粒的粒径大多了,在整个体系里就像个弹杆件。因为静电作用和范德华力,粘土浆体和稻草纤维表面会让一些粘土颗粒粘在稻草纤维上,这时候稻草纤维就像是体系里的链状结构了。随着稻草纤维加的量越来越多,粘土颗粒之间、稻草纤维之间以及它们相互之间总的接触点就变多了。纤维之间难免会有接触,甚至还会有机械交接,在有均匀粘土颗粒的悬浮液里就容易相互重叠搭接。稻草纤维掺量越大,缠绕成网状结构的可能性就越大,数量也越多,这样就在体系里形成了更大的链状聚集的网状结构。在浆体流动的时候,这些结构就会产生和流动方向相反的阻碍力,影响粘土颗粒和它们聚集团的移动。而且稻草纤维和粘土颗粒之间还有相互作用,纤维表面有凸起的硅质层,比较粗糙,会限制颗粒的滚动,让浆体内部的摩擦阻力变大。所以从宏观上看,就是浆体的塑性黏度增大了,流动性降低了。
哈尔滨3D打印
稻草纤维是亲水性材料,它的长径比和比表面积都比较大,很容易吸附自由水,这样就使得粘土颗粒之间的水膜厚度变小了,摩擦力就增大了。所以浆体流动的时候受到的阻力就变大了,塑性黏度就提升了。但是呢,在流变仪探针搅拌的时候,会往粘土浆体的自由水里带进一些比较大的空气气泡,这些大的气泡会被稻草纤维分割成好多小的细微气泡。在粘土浆体里,这些围在稻草纤维周围的小气泡就像起润滑作用的小滚珠一样,减少了摩擦阻力,让粘土不同粒径的颗粒之间更容易滑动和滚动,让粘土浆体的流动性变大了,就把因为加了稻草纤维而增加的塑性粘度的效果给削减了一部分。另外,因为稻草纤维的网状结构和水分的表面张力作用,进到浆体里的空气气泡很难跑出去,这样就使得粘土颗粒之间的距离变大了,颗粒之间相互吸引和排斥的位能都降低了,也会抵消一部分粘土浆体体系的流动阻力。所以最后就导致粘土浆体体系的塑性粘度虽然有增大,但是整体增长幅度并不明显。