CN106242465A - 一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法 - Google Patents

一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106242465A
CN106242465A CN201610606799.8A CN201610606799A CN106242465A CN 106242465 A CN106242465 A CN 106242465A CN 201610606799 A CN201610606799 A CN 201610606799A CN 106242465 A CN106242465 A CN 106242465A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gypsum
nanometer
preparation
gypsum fibrosum
high strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610606799.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106242465B (zh
Inventor
董发勤
谭宏斌
贺小春
何平
刘金凤
何花
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201610606799.8A priority Critical patent/CN106242465B/zh
Publication of CN106242465A publication Critical patent/CN106242465A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106242465B publication Critical patent/CN106242465B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/145—Calcium sulfate hemi-hydrate with a specific crystal form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，它是在石膏中加入水和晶粒长度控制剂，用球磨机混合后送入水蒸汽相变超细磨得到纳米石膏；或将石膏、水、助晶剂、晶粒长度控制剂加入反应釜中水热反应，将液固分离得到半水石膏，将半水石膏进行粉碎、干燥得到纳米石膏；或将石膏加入蒸压釜，加入水和晶粒长度控制剂水热反应得到半水石膏，将半水石膏进行粉碎、干燥得到纳米石膏；在得到的纳米石膏中加入凝结时间调控剂、表面改性剂、砂浆外加剂、增强剂混合均匀后得到石膏墨水。使用时加入溶剂混合均匀后即可。本产品成本低，性能好。

Description

一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法
技术领域
本发明涉及石膏，特别涉及纳米高强石膏3D打印材料的制备方法。
背景技术
石膏的化学本质是硫酸钙，通常所说的石膏是指生石膏，化学本质是二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)。当其再干燥条件下128℃是会失去部分结晶水变为β-半水石膏，其化学本质是β-半水硫酸钙(β-CaSO4·1/2H2O)，如果其在饱和蒸汽压在时会失去部分结晶水变为α-半水石膏，其化学本质是α-半水硫酸钙(α-CaSO4·1/2H2O)，这两个半水石膏化学式相同，结构不同。它们继续脱去结晶水形成无水石膏，化学本质是无水硫酸钙(CaSO4)。二水硫酸钙和无水硫酸钙用途比较广泛，在食品、农业、化工、涂料等多方面都用应用。半水硫酸钙具有较好凝胶性质遇水可固结形成一定强度的材料，其中β-半水硫酸钙多用于建筑行业，α-半水硫酸钙多用于模具制造等。
也许我们提到“3D打印”觉得是个新鲜事，但事实上它已经有将近20年的发展历史了。目前在汽车制造行业应用3D打印日益广泛，同时建筑、医疗、文化创意及文物修复等行业也已经开始引入3D打印这一新技术。据统计，目前已经研究出可以使用在3D打印机上的材料，主要为石膏粉[黄明杰，张杰.硫酸钙(石膏)在3D打印材料中的应用综述[J].硅谷，2014，(12)：85-86]。
陈德玉等人发明了一种磷石膏生产磷建筑石膏的方法，其特征是：将工业废渣磷石膏经气流干燥机烘干至含水率小于5％，再送入蒸汽气流磨内、将工业废渣磷石膏通过蒸汽气流磨粉磨、脱水后，经收尘器收下、冷却，即制得磷建筑石膏[陈德玉，刘元正，严云，等.一种磷石膏生产磷建筑石膏的方法[P]，中国，201310142412.4]。
该方法由于二水石膏含水量低、也没加入晶粒长度控制剂，石膏在磨内的停留时间短，二水石膏不能在蒸汽中充分溶解、并结晶出形貌粗大的半水石膏，得到的石膏强度较低(小于10MPa)。
半水石膏在自由生长条件下，容易长成针状，使石膏的密度下降，强度降低；本专利用晶粒长度控制剂，控制半水石膏的形貌生长，实现半水石膏形貌可控，得到短柱状晶粒的半水石膏，提高石膏的强度。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术方案的不足，提供一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，依次包括下述步骤：
A、纳米石膏的制备
a、水蒸汽相变超细磨法在石膏中加入水、晶粒长度控制剂，用球磨机混合20分钟后，送入水蒸汽相变超细磨，得到纳米石膏；或
b、开放体系助晶剂-气流磨联用法将石膏加入反应釜中，加入水、助晶剂、晶粒长度控制剂，水热反应，将液体和固体分离，得到半水石膏，将半水石膏用热风气流磨进行粉碎、干燥，得到纳米石膏；或
c、蒸压水热-气流磨联用法将石膏加入蒸压釜，并加入水和晶粒长度控制剂，水热反应，得到半水石膏，将半水石膏用热风气流磨进行粉碎、干燥，得到纳米石膏；
B、石膏墨水的制备
将步骤A得到的纳米石膏中加入凝结时间调控剂、表面改性剂、砂浆外加剂、增强剂混合均匀后，得到石膏墨水；使用时加入溶剂、混合均匀后，即可使用，溶剂为乙醇～水的混合溶液。
本发明方法中：步骤A的方法a、方法b、方法c中所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、钛石膏中的一种，粒径均小于80μm；方法a中所述水加入量为石膏质量的50～100％；方法b中所述水加入量为石膏质量的500～1000％；方法C中所述水加入量为石膏质量的50～100％；方法a、方法b、方法c所述晶粒长度控制剂为苹果酸、甘醇酸、苯乙酸、山梨酸中的一种；加入量为石膏质量的0.50～1.0％；方法a中所述水蒸汽相变超细磨中，水蒸汽温度为200～230℃；方法b中所述助晶剂为丙三醇、硫酸中的一种；丙三醇加入量为石膏质量的500～1000％，硫酸加入量为石膏质量的200～300％；水热反应时的加热温度为100～120℃；水热反应时间为1～2h；方法b、方法c中所热风气流磨的热风温度为150℃；方法c中，蒸压水热反应的温度为120～140℃，蒸压水热反应时间为1～2h；方法a、方法b、方法c得到的半水石膏粒径均小于100nm；步骤B中所述凝结时间调控剂为Ba2SiO4、骨胶蛋白质、柠檬酸、六偏磷酸钠、硼砂中的一种，加入量为石膏质量的0.5～1.0％；所述表面改性剂为松香皂、木质素磺酸钠、聚羧酸钠中的一种，加入量为石膏质量的0.5～1.0％；所述砂浆外加剂为可分散性乳胶粉、羟丙基甲基纤维素(同时加入)，加入量均为石膏质量的0.5～1.0％；所述增强剂为纳米粉煤灰、纳米矿渣、纳米脱硫渣中的一种，其粒度均小于100nm，加入量为石膏质量的10～30％。
本方法在石膏中加入水和晶粒长度控制剂，用球磨机混合均匀后，送入水蒸汽相变超细磨，得到的石膏强度较高(大于10MPa)；凝结时间调控剂可调节石膏的凝结时间，有利于墨水在大工程中的应用；表面改性剂吸附在石膏颗粒表面，减缓石膏颗粒团聚，将颗粒中间的水释放出来，减少需水量，增加石膏制品的强度；粘结剂可提高石膏颗粒间的粘结能力，提高产品的早期强度。；增强剂可与石膏反应，生成相应的水化硫铝酸钙和水化硅酸钙，提高产品的后期强度和抗水能力；脱硫石膏，火电厂脱烟气中的硫时，产生的石膏；磷石膏，为生产磷酸过程中产生的石膏；钛石膏，为硫酸法生产氧化钛过程中产生的石膏；纳米粉煤灰，为火电厂粉煤灰通过气流磨粉粹得到的纳米粉体。纳米矿渣，为钢厂高炉水渣通过气流磨粉粹得到的纳米粉体。纳米脱硫渣，为火电厂半干法脱硫工艺产生脱硫灰渣，通过气流磨粉粹得到的纳米粉体[周向飞，温丽瑗，陈小平，等.消解脱硫灰渣在水泥中的应用研究[J].材料导报，2015，29(26)：453-456]。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
A、纳米半水石膏的制备
a、水蒸汽相变超细磨法
在石膏中加入水、晶粒长度控制剂，用球磨机混合20分钟后，送入水蒸汽相变超细磨，得到纳米半水石膏。表1列出了编号为1～15的15个实施例。
表1
b、开放体系助晶剂-气流磨联用法
将石膏加入反应釜中，加入水、助晶剂、晶粒长度控制剂，水热反应，将液体和固体分离，得到半水石膏，将半水石膏用热风气流磨进行粉碎、干燥，得到纳米半水石膏。表2列出了编号为15～30的15个实施例。见表2
表2
c、蒸压水热-气流磨联用法
将石膏加入蒸压釜，并加入水和晶粒长度控制剂，水热反应，得到半水石膏，将半水石膏用热风气流磨进行粉碎、干燥，得到纳米半水石膏。表3列出了编号为31～45的15个实施例。见表3
表3
B、石膏墨水的制备
将步骤A得到的纳米半水石膏中加入凝结时间调控剂、表面改性剂、砂浆外加剂、增强剂混合均匀后，得到石膏墨水。使用时加入溶剂、混合均匀后，即可使用，溶剂为乙醇-水的混合溶液。表4列出了编号为1～45的45个实施例。溶剂中乙醇-水的比例为1:1(体积比)，溶剂的加入量为石膏质量的80％。实施例中，打印出的产品强度均大于20MPa。
表4
本发明的实施例均可实施并能达到发明目的。本发明不限于这些实施例。

Claims (10)

1.一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：
A、纳米石膏的制备
a、水蒸汽相变超细磨法 在石膏中加入水、晶粒长度控制剂，用球磨机混合20分钟后，送入水蒸汽相变超细磨，得到纳米石膏；或
b、开放体系助晶剂-气流磨联用法 将石膏加入反应釜中，加入水、助晶剂、晶粒长度控制剂，水热反应，将液体和固体分离，得到半水石膏，将半水石膏用热风气流磨进行粉碎、干燥，得到纳米石膏；或
c、蒸压水热-气流磨联用法 将石膏加入蒸压釜，并加入水和晶粒长度控制剂，水热反应，得到半水石膏，将半水石膏用热风气流磨进行粉碎、干燥，得到纳米石膏；
B、石膏墨水的制备
将步骤A得到的纳米石膏中加入凝结时间调控剂、表面改性剂、砂浆外加剂、增强剂混合均匀后，得到石膏墨水；使用时加入溶剂、混合均匀后，即可使用，溶剂为乙醇～水的混合溶液。
2.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A的方法a、方法b、方法c中所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、钛石膏中的一种，粒径均小于80μm。
3.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A中，方法a中所述水的加入量为石膏质量的50～100%；方法b中所述水的加入量为石膏质量的500～1000%；方法C中所述水的加入量为石膏质量的50～100%。
4.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A的方法a、方法b、方法c所述晶粒长度控制剂为苹果酸、甘醇酸、苯乙酸、山梨酸中的一种；加入量为石膏质量的0.50～1.0%。
5.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A的方法a中所述水蒸汽相变超细磨中，水蒸汽温度为200～230℃。
6.如权利要求1所述的一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A的方法b中所述助晶剂为丙三醇、硫酸中的一种；丙三醇加入量为石膏质量的500～1000%，硫酸加入量为石膏质量的200～300%；水热反应时的加热温度为100～120℃；水热反应时间为1～2h。
7.如权利要求1所述的一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A的方法b、方法c中所热风气流磨的热风温度为150℃。
8.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤A的方法c中，蒸压水热反应的温度为120～140℃，蒸压水热反应时间为1～2h。
9.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述凝结时间调控剂为Ba2SiO4、骨胶蛋白质、柠檬酸、六偏磷酸钠、硼砂中的一种，加入量为石膏质量的0.5～1.0%。
10.如权利要求1所述的纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，其特征在于，步骤B中所述表面改性剂为松香皂、木质素磺酸钠、聚羧酸钠中的一种，加入量为石膏质量的0.5～1.0%；所述砂浆外加剂为可分散性乳胶粉和羟丙基甲基纤维素，加入量均为石膏质量的0.5～1.0%；所述增强剂为纳米粉煤灰、纳米矿渣、纳米脱硫渣中的一种，其粒度均小于100nm，加入量为石膏质量的10～30%。
CN201610606799.8A 2016-07-29 2016-07-29 一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法 Active CN106242465B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610606799.8A CN106242465B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610606799.8A CN106242465B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106242465A true CN106242465A (zh) 2016-12-21
CN106242465B CN106242465B (zh) 2018-05-08

Family

ID=57605083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610606799.8A Active CN106242465B (zh) 2016-07-29 2016-07-29 一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106242465B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107032727A (zh) * 2017-04-27 2017-08-11 西南科技大学 一种纳米自密实气硬性砂浆的制备方法
CN109231915A (zh) * 2018-10-10 2019-01-18 江苏大美天第文化产业有限公司 一种古建筑修缮用加固复合材料及其施工方法
CN110218069A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 成都建工赛利混凝土有限公司 一种耐水3d打印石膏砂浆及其制备方法
CN114180867A (zh) * 2021-12-06 2022-03-15 桂林理工大学 一种纳米α-半水石膏材料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101372404A (zh) * 2008-07-24 2009-02-25 东南大学 一种用脱硫二水石膏制备高强α型半水石膏的方法
CN104744000A (zh) * 2015-03-07 2015-07-01 南京工业大学 一种3d打印用石膏材料及其制备方法
CN105084791A (zh) * 2015-08-17 2015-11-25 太原理工大学 一种用于生产3d打印的半水石膏纳米材料的装置和方法
CN105481329A (zh) * 2015-11-30 2016-04-13 青海明阳环保科技有限公司 3d打印石膏油墨及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101372404A (zh) * 2008-07-24 2009-02-25 东南大学 一种用脱硫二水石膏制备高强α型半水石膏的方法
CN104744000A (zh) * 2015-03-07 2015-07-01 南京工业大学 一种3d打印用石膏材料及其制备方法
CN105084791A (zh) * 2015-08-17 2015-11-25 太原理工大学 一种用于生产3d打印的半水石膏纳米材料的装置和方法
CN105481329A (zh) * 2015-11-30 2016-04-13 青海明阳环保科技有限公司 3d打印石膏油墨及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107032727A (zh) * 2017-04-27 2017-08-11 西南科技大学 一种纳米自密实气硬性砂浆的制备方法
CN107032727B (zh) * 2017-04-27 2019-10-18 西南科技大学 一种纳米自密实气硬性砂浆的制备方法
CN109231915A (zh) * 2018-10-10 2019-01-18 江苏大美天第文化产业有限公司 一种古建筑修缮用加固复合材料及其施工方法
CN110218069A (zh) * 2019-07-01 2019-09-10 成都建工赛利混凝土有限公司 一种耐水3d打印石膏砂浆及其制备方法
CN114180867A (zh) * 2021-12-06 2022-03-15 桂林理工大学 一种纳米α-半水石膏材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106242465B (zh) 2018-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5384351B2 (ja) 超低コンシステンシーα−およびβ−ブレンド化粧しっくいの製法
Nimwinya et al. A sustainable calcined water treatment sludge and rice husk ash geopolymer
CN106242465B (zh) 一种纳米高强石膏3d打印材料的制备方法
Xia et al. Utilization of circulating fluidized bed fly ash in preparing non-autoclaved aerated concrete production
KR101432334B1 (ko) 칼슘 설페이트 반수화물 처리 공정
CN104692756B (zh) 熟石膏及石膏板的制造方法
CN107056115B (zh) 一种用于磷石膏基胶凝材料的促凝型早强剂及其制备方法
JP2008254939A (ja) 活性フィラーとして焼成カオリンを配合するジオポリマー高強度硬化体及びその製造方法ならびに機能性硬化体
KR20060022640A (ko) 황산칼슘을 기본으로 하는 조성물 및 이의 제조방법
PL208851B1 (pl) Sposób stabilizowania kalcynowanego tynku ß -półwodzianowego i urządzenie do realizacji tego sposobu
WO2019184637A1 (zh) 一种硅酸钙镁保温材料及其制备方法和应用
CN105254196A (zh) 一种水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂及其制备方法
CN104671682A (zh) 磷石膏热态在线制备半水石膏胶凝材料及石膏制品的方法
US20170197833A1 (en) Method for producing porous calcium deficient hydroxyapatite granules
CN104395261B (zh) 混合的钙和镁化合物及其生产方法
EP2671854A1 (en) Method for stabilizing beta-hemihydrate plaster
BRPI0619164A2 (pt) processo para estabilizar anidrido iii solúvel metaestável,processo de preparação de um aglutinante hidráulico à base de anidrido iii solúvel estabilizado
CN105236906B (zh) 一种基于硅藻土材料制成的硅酸盐-石膏复合砖及其制备方法
CN106145848B (zh) 免煅烧脱硫石膏建筑砂浆
ES2281830T3 (es) Procedimiento de preparacion de anhidrita iii estabilizada a partir de escayola y ligante hidraulico obtenido.
CN109399996A (zh) 一种混凝土膨胀剂及其制作工艺
JP2006117478A (ja) 石炭灰の固化方法及び固化体
KR20240041330A (ko) 반-습식 탄산화, 주기식 탄산화, 비-슬러리 탄산화, 고온 탄산화 및 과립화 탄산화를 통한 시멘트 보충재의 제조
WO2016060580A1 (ru) Способ изготовления гипсового вяжущего
CN101456692B (zh) 一种白水泥缓凝剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant