CN106243821A - 一种3d打印吊顶油墨及其制备方法 - Google Patents

一种3d打印吊顶油墨及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于3D打印材料技术领域，涉及一种3D打印吊顶用的石膏材料，本发明还涉及该石膏材料的制备方法和使用方法。该油墨由重量百分比的97～99％的基础油墨、0.5～2％的缓凝剂和0.2～1％的颜料组成。该油墨的制备方法：填料预处理；在搅拌器中按配方加入促凝剂，预处理填料和改性剂；加入石膏粉和颜料，混合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加缓凝剂和颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨。将3D打印吊顶油墨加入水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。有益效果：(1)吊顶成品强度高、韧性好、分辨率高、表观质量好；(2)极强的个人化和智能化的特点；(3)开创吊顶结构新工艺；(4)无污染，不使用木材，更环保，该材料可以回收再加工后重复使用。

Description

一种3D打印吊顶油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印材料技术领域，涉及一种3D打印吊顶用的石膏材料，本发明还涉及该石膏材料的制备方法和使用方法。
背景技术
在现代建筑中石膏板吊顶因价格便宜、使用面广、荷载轻、施工简便、绿色环保、节省空间等特点被广泛的应用于各类工程上。但石膏板开裂、变形的现象极为普遍，尽管采用各类网格带、纸带、嵌缝石膏等材料防止开裂，仍无法彻底根治。
目前石膏板大致有纸面石膏板和脱模法生产的石膏板，但都存在颜色单一、复杂花纹、造型的分辨率低、边部成型差等问题。再者，目前的石膏板都为规模化生产的模块化产品，使用时需要拼接和嵌缝，导致吊顶接缝处开裂，影响整体效果和使用寿命。拼接的石膏板也很大程度上影响图案和造型的表达。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D打印吊顶用石膏材料，解决了目前石膏板吊顶强度差、开裂、变形、颜色单一、复杂花纹、造型的分辨率低、边部成型差的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：由重量百分比的97～99％的基础油墨、0.5～2％的缓凝剂和0.2～1％的颜料组成。
所述的基础油墨由重量百分比的以下组份组成，石膏粉：60％～91％，填料：2％～20％，改性剂：4％～18％，促凝剂：0.5％～5％，固化剂：1％～20％；
所述的石膏粉为直火顺流煅烧法生产制作的α-半水石膏，其粒径大小为1μm～150μm，抗压强度≥25MPa；其生产工艺是：石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10～20cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃～60℃，排除产生的冷凝水后通入1.5～3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5～6h，然后排走多余蒸汽；压力0.3～0.5MPa，温度150℃～160℃，干燥7～8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；所述的填料为二氧化硅或纳米碳化硅中的一种或两种的混合物；所述的改性剂为聚醋酸乙烯酯、环氧树脂和有机硅中的一种或任意几种的混合物；所述的促凝剂为无水乙醇、乙酸乙酯和丙三醇中的一种或任意几种的混合物；所述的固化剂为二乙烯三胺(DETA)、乙二胺和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)中的一种或任意几种的混合物。
所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠、六偏磷酸钠和骨胶中的一种或任意几种的混合物。
优选的缓凝剂为柠檬酸和柠檬酸钠中的一种或两种的混合物。
进一步优先的缓凝剂为一水柠檬酸。
本发明还有关于该3D打印吊顶油墨的制备方法：填料预处理：在研磨机中按配方加入固化剂和填料，转速500～2000r/min，研磨4～12h；在搅拌器中按配方加入促凝剂，预处理填料和改性剂，混合均匀，50～57℃保温3～6h后，按配方加入石膏粉和颜料，混合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加0.5～2％的缓凝剂和0.2～1％的颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨。
本发明还有关于该3D打印吊顶油墨的使用方法：将质量百分比43～55％的3D打印吊顶油墨加入到45～57％的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
本发明的有益效果是：
(1)吊顶成品强度高、韧性好、分辨率高、表观质量好。
(2)让个性化吊顶定制成为可能：3D打印吊顶体现了极强的个人化和智能化的特点，使产品的个性化设计与制造成为可能。根据个人喜好和不同使用场景，来实现设计与生产个性化吊顶产品的量身定制。
(3)开创吊顶结构新工艺：本发明的3D打印材料可以直接将吊顶打印在天花板上，而不需要龙骨等连接连接件和固定件，施工工艺简单，工期短，省人工。
(4)本发明的3D打印吊顶油墨，无污染，不使用木材，因此，更环保；该材料可以回收再加工后重复使用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的内容作进一步说明，但不用于限定本发明的技术方案。
实施例1
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃，排除产生的冷凝水后通入1.5MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥3小时，压力0.5MPa，温度150℃，干燥8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA10.0g和纳米碳化硅155.0g，转速500r/min，研磨12h；
在搅拌器中加入无水乙醇50.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂180.0g，混合均匀，50℃保温6h后，按配方加入600.0g石膏粉，钴蓝颜料5.0g，混合均匀，即得基础油墨1000g。
970g基础油墨中加入20g的柠檬酸和10g群青蓝颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
430g的3D打印吊顶油墨加入到570g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例2
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径20cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，排除产生的冷凝水后通入3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力0.3MPa，温度160℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA200.0g和纳米碳化硅20.0g，转速2000r/min，研磨4h；
在搅拌器中加入无水乙醇5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂40.0g，混合均匀，55℃保温4.5h后，按配方加入734.0g石膏粉，孔雀蓝颜料1.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
990g基础油墨中加入8g的柠檬酸和2g黄色氧化铁颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
550g的3D打印吊顶油墨加入到450g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例3
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径15cm的石膏块，在反应釜中加热至57℃，排除产生的冷凝水后通入2.5MPa的饱和蒸汽，干燥5.5h，然后排走多余蒸汽；干燥2.5小时，压力0.4MPa，温度155℃，干燥7.5h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA5.0g和纳米碳化硅20.0g，转速1000r/min，研磨8h；
在搅拌器中加入无水乙醇5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂40.0g，混合均匀，56℃保温5h后，按配方加入927.0g石膏粉，偶氮红颜料3.0g，混合均匀，即得基础油墨1000g。
980g基础油墨中加入10g的柠檬酸钠和10g红色氧化铁颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
520g的3D打印吊顶油墨加入到480g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例4
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，排除产生的冷凝水后通入3.0MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力0.5MPa，温度150℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA100.0g和纳米碳化硅200.0g，转速1250r/min，研磨10h；
在搅拌器中加入无水乙醇25.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树脂70.0g，混合均匀，57℃保温3h后，按配方加入602.5g石膏粉，黄色氧化铁颜料2.5g，混合均匀，得基础油墨1000g。
980g基础油墨中加入10g由7g酒石酸和3g骨胶混合制成的缓凝剂和10g钴蓝颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
500g的3D打印吊顶油墨加入到500g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例5
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃，排除产生的冷凝水后通入1.5MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥3小时，压力0.5MPa，温度150℃，干燥8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA10.0g和超细二氧化硅粉155.0g，转速500r/min，研磨12h；
在搅拌器中加入无水乙醇50.0g，经过研磨的二氧化硅粉和DETA的混合物，丙三醇180.0g，混合均匀，50℃保温6h后，按配方加入600.0g石膏粉，红色氧化铁颜料5.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
975g基础油墨中加入19g由12g柠檬酸钠和7g丙烯酸混合制成的缓凝剂和6g黄色氧化铁颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
550g的3D打印吊顶油墨加入到400g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例6
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径20cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，排除产生的冷凝水后通入3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力0.3MPa，温度160℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入乙二胺200.0g和纳米碳化硅20.0g，转速2000r/min，研磨4h；
在搅拌器中加入乙酸乙酯5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和乙二胺的混合物，有机硅40.0g，混合均匀，55℃保温4.5h后，按配方加入732.5g石膏粉，天津绿颜料2.5g，混合均匀，得基础油墨1000g。
980g基础油墨中加入18g由6g酒石酸钾、4g丙烯酸钠混合制成的缓凝剂和2g孔雀蓝颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
480g的3D打印吊顶油墨加入到520g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
实施例7
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径15cm的石膏块，在反应釜中加热至57℃，排除产生的冷凝水后通入2.5MPa的饱和蒸汽，干燥5.5h，然后排走多余蒸汽；干燥2.5小时，压力0.4MPa，温度155℃，干燥7.5h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入3-二乙胺基丙胺(DEAPA)5.0g和超细二氧化硅粉20.0g，转速1000r/min，研磨8h；
在搅拌器中加入乙酸乙酯5.0g，经过研磨的二氧化硅粉和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)的混合物，聚醋酸乙烯酯40.0g，混合均匀，56℃保温5h后，按配方加入927.5g石膏粉，氧化铬颜料2.5.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
970g基础油墨中加入25g由10g柠檬酸、6g酒石酸钾、3g丙烯酸钠3g六偏磷酸钠和3g骨胶混合制成的缓凝剂和5g天津绿颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨1000g。
540g的3D打印吊顶油墨加入到460g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。

Claims (7)

1.一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：由重量百分比的97～99％的基础油墨、0.5～2％的缓凝剂和0.2～1％的颜料组成。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：所述的基础油墨由重量百分比的以下组份组成，石膏粉：60％～91％，填料：2％～20％，改性剂：4％～18％，促凝剂：0.5％～5％，固化剂：1％～20％；
所述的石膏粉为直火顺流煅烧法生产制作的α-半水石膏，其粒径大小为1μm～150μm，抗压强度≥25MPa；其生产工艺是：石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10～20cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃～60℃，排除产生的冷凝水后通入1.5～3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5～6h，然后排走多余蒸汽；压力0.3～0.5MPa，温度150℃～160℃，干燥7～8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
所述的填料为二氧化硅或纳米碳化硅中的一种或两种的混合物；
所述的改性剂为聚醋酸乙烯酯、环氧树脂和有机硅中的一种或任意几种的混合物；
所述的促凝剂为无水乙醇、乙酸乙酯和丙三醇中的一种或任意几种的混合物；
所述的固化剂为二乙烯三胺(DETA)、乙二胺和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)中的一种或任意几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、酒石酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠、六偏磷酸钠和骨胶中的一种或任意几种的混合物。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：所述的缓凝剂为柠檬酸和柠檬酸钠中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：所述的缓凝剂为一水柠檬酸。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：所述的油墨由以下方法制备：填料预处理：在研磨机中按配方加入固化剂和填料，转速500～2000r/min，研磨4～12h；在搅拌器中按配方加入促凝剂，预处理填料和改性剂，混合均匀，50～57℃保温3～6h后，按配方加入石膏粉和颜料，混合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加0.5～2％的缓凝剂和0.2～1％的颜料，混合均匀，制得3D打印吊顶油墨。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的一种3D打印吊顶油墨，其特征在于：所述的油墨的使用方法：将质量百分比43～55％的3D打印吊顶油墨加入到45～57％的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
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