CN106243823A - 一种3d打印内墙油墨及其制备方法 - Google Patents

一种3d打印内墙油墨及其制备方法 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打印工艺品用的石膏材料,还涉及该石膏材料的制备和使用方法。该油墨由重量百分比的79~95%的基础油墨、2~10%的防水剂、2~10%的玻璃纤维和0.1~1%的颜料组成。该油墨的制备方法:填料预处理;预处理填料、促凝剂和改性剂混合后,加入石膏粉和颜料,混合均匀,制得基础油墨;基础油墨中加入防水剂、玻璃纤维丝和颜料,混合均匀,制得3D打印内墙油墨。该油墨的使用方法:将该油墨加入水中,混合均匀,即可进行3D打印。有益效果:(1)工艺品成品强度高、表观质量好;(2)使用方便,成品率高;(3)不会浪费原料,不产生废弃物;(4)耐久性好;(5)色彩表达效果好;(6)成本低、制作过程无污染;(7)产品可以回收再加工后重复使用。

Description

一种3D打印内墙油墨及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印材料技术领域,涉及一种3D打印内墙用的石膏材料,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
传统的内墙施工程,需要先在混凝土或砌墙面上找平,还需酸处理、重复刮腻子—打磨—刮腻子—打磨的过程,最后还要刷涂料/漆,或贴瓷砖或做其他装饰。该施工过程工艺复杂,施工周期长,而且消耗诸多材料,造价高,同时会增加建筑物承重负担。且室墙材料是室内挥发性有机化合物(VOC)的主要污染源之一。随着环境污染的严重和室内疾病的增加,人类对生活环境的要求越来越高,都渴望拥有一个适宜的生活、工作环境。据统计,人的一生有70%左右的时间是在室内度过的。因此,人的健康同室内空气质量的好坏息息相关。
内墙材料的质量性能及其对人体健康的影响受到关注越来越大。首先,关注的是内墙材料的装饰效果(颜色、质感、平整度、保温、吸音/隔音);其次,内墙材料会对室内环境产生较大影响,其应当具有透气性和吸湿性;最后,关注的焦点为内墙材料的安全性。
内墙材料在生产和使用过程中VOC、游离甲醛以及可溶性重金属铅、铬、镉、汞等的排放已成为环境污染不可忽视的因素,并对人们身体产生了严重侵害,各国纷纷颁布了关于内墙建筑材料的相关法规。
目前有些国内外的企业通过3D打印技术制作内墙模型。与早期的模型制作相比,效率更高。但是由于材料限制的原因,这种个性化生产方式仍然处于模型制作阶段,与传统的实木内墙相比,它的使用可能是有限的。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D打印内墙用石膏材料,解决了目前定制内墙规模化困难;设计、制造费用高昂;安装费用高的问题;解决3D打印内墙材料的问题。
本发明所采用的技术方案是:
一种3D打印内墙油墨,由重量百分比88~95%的基础油墨、4~10%的粘结剂和1~5%硅藻土组成。
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%,颜料:0.1~0.5%;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。
所述的粘结剂为木质纤维和易分散纤维中的一种或两种的混合物。
优选的粘结剂为木质纤维。
所述的硅藻土平均粒径≤100μm。
本发明还有关于该3D打印内墙油墨的制备方法: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;基础油墨中加入4~10%的粘结剂和1~5%硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨。
本发明还有关于该3D打印内墙油墨的使用方法:48~58%的3D打印内墙油墨加入到42~52%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)采用超细、高强的α-半水石膏作为主体粉末材料,内墙成品强度高、分辨率高、打印误差小、孔隙率小、表观质量好。
(2)无需二次施工,节省人、财、物力,效率高,节省时间。
(3)一体成型,无接缝,因此抗裂效果好;防水、保温;隔音好,自重轻。
(4)透气性和防火性能好。
(5)本发明的3D打印内墙油墨,无污染,不使用木材,因此,更环保;且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,红色氧化铁颜料5.0g,混合均匀,即得基础油墨1000g。
950g基础油墨中加入40g由15g木质纤维和25g易分散纤维组成的粘结剂,10g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
480g的3D打印内墙油墨加入到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,群青蓝颜料1.0g,混合均匀,得基础油墨1000g。
880g基础油墨中加入100g由80g木质纤维和20g易分散纤维组成的粘结剂,20g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
580g的3D打印内墙油墨加入到420g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928.0g石膏粉,氧化铬颜料2.0g,混合均匀,即得基础油墨1000g。
900g基础油墨中加入50g木质纤维,50g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
530g的3D打印内墙油墨加入到470g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,偶氮红颜料2.5g,混合均匀,得基础油墨1000g。
915g基础油墨中加入70g易分散纤维,15g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
500g的3D打印内墙油墨加入到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,黄色氧化铁颜料5.0g,混合均匀,得基础油墨1000g。
920g基础油墨中加入50g由35g木质纤维和15g易分散纤维组成的粘结剂,30g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
550g的3D打印内墙油墨加入到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。
890g基础油墨中加入95g木质纤维,15g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
480g的3D打印内墙油墨加入到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927.0g石膏粉,孔雀蓝颜料3.0g,混合均匀,得基础油墨1000g。
930g基础油墨中加入60g由30g木质纤维和30g易分散纤维组成的粘结剂,10g硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨1000g。
540g的3D打印内墙油墨加入到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打印内墙油墨,其特征在于:由重量百分比的88~95%的基础油墨、4~10%的粘结剂和1~5%硅藻土组成。
2.根据权利要求1所述的.一种3D打印内墙油墨,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%,颜料:0.1~0.5%;
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打印内墙油墨,其特征在于:所述的粘结剂为木质纤维和易分散纤维中的一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的一种3D打印内墙油墨,其特征在于:所述的粘结剂为木质纤维。
5.根据权利要求1~3任意一项所述的一种3D打印内墙油墨,其特征在于: 所述的硅藻土平均粒径≤100μm。
6.根据权利要求1~3任意一项所述的一种3D打印内墙油墨,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;基础油墨中加入4~10%的粘结剂和1~5%硅藻土,混合均匀,制得3D打印内墙油墨。
7.根据权利要求1~3任意一项所述的一种3D打印内墙油墨,其特征在于:所述的油墨的使用方法:将质量百分比48~58%的3D打印内墙油墨加入到42~52%的水中,充分搅拌,混合均匀,即可进行3D打印内墙。
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