CN106587780B - 用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法 - Google Patents

用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106587780B
CN106587780B CN201611183335.7A CN201611183335A CN106587780B CN 106587780 B CN106587780 B CN 106587780B CN 201611183335 A CN201611183335 A CN 201611183335A CN 106587780 B CN106587780 B CN 106587780B
Authority
CN
China
Prior art keywords
printing
composite material
aluminosilicate polymer
polymer composite
aluminosilicate
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.)
Active
Application number
CN201611183335.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106587780A (zh
Inventor
何培刚
王美玲
贾德昌
苑景坤
刘旭钊
杨治华
段小明
周玉
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.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of 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 Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201611183335.7A priority Critical patent/CN106587780B/zh
Publication of CN106587780A publication Critical patent/CN106587780A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106587780B publication Critical patent/CN106587780B/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
    • C04B28/006—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 mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • 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
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • 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
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00181—Mixtures specially adapted for three-dimensional printing (3DP), stereo-lithography or prototyping
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法。制备方法，将硅酸盐粉体和铝硅酸盐粉体采用球磨工艺均匀混合，经筛分后获得粒径为10～50μm的铝硅酸盐聚合物干粉；向铝硅酸盐聚合物干粉中加入水，同时加入短切纤维、高效减水剂和缓凝剂，搅拌均匀，获得铝硅酸盐聚合物复合材料料浆；向铝硅酸盐聚合物复合材料料浆中均匀添加陶瓷颗粒，即获得3D打印用高粘度料浆。打印方法，将3D打印用高粘度料浆注入3D打印机中，控制成型盘温度为25～50℃，通过3D打印机程序即可打印出铝硅酸盐聚合物复合材料的坯体；对坯体进行养护，养护温度为25～120℃、养护湿度为20～90％、养护时间为3d，即获得3D打印成型的铝硅酸盐聚合物复合材料成品。

Description

用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法
技术领域
本发明涉及一种3D打印材料的制备及打印方法，具体涉及一种用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法及打印方法。
背景技术
铝硅酸盐聚合物与水泥相比，具有能耗低、密度低、强度高、抗渗性能优良等优点，在建筑、交通、国防等领域具有重要的应用前景。常用铝硅酸盐聚合物的成型工艺为浇筑成型，只适用于简单形状的构件，而在制备复杂形状构件时，需要制备相应的复杂形状模具，这无疑提高了材料的应用成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即常用铝硅酸盐聚合物的成型工艺为浇筑成型，只适用于简单形状的构件，而在制备复杂形状构件时，需要制备相应的复杂形状模具，这无疑提高了材料的应用成本。进而提供一种用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法，
步骤一、按铝硅酸盐聚合物复合材料总重量，称取10％～25％重量的硅酸盐粉体、10％～25％重量的铝硅酸盐粉体、0.1％～10％重量的陶瓷颗粒、0.1％～20％重量的短切纤维、0.1％～0.5％重量的高效减水剂、0.1％～0.5％重量的缓凝剂和余量的水；
步骤二、制备铝硅酸盐聚合物干粉：将步骤一称取的硅酸盐粉体和铝硅酸盐粉体采用球磨工艺均匀混合，经筛分后获得粒径为10～50μm的铝硅酸盐聚合物干粉；
步骤三、制备铝硅酸盐聚合物复合材料料浆：向步骤二获得的铝硅酸盐聚合物干粉中加入水，同时加入短切纤维、高效减水剂和缓凝剂，搅拌均匀，获得铝硅酸盐聚合物复合材料料浆；
步骤四、粘度调控：向步骤三获得的铝硅酸盐聚合物复合材料料浆中均匀添加陶瓷颗粒，即获得3D打印用高粘度料浆，所述3D打印用高粘度料浆的粘度控制在8000～12000mPa·s之间。
一种使用3D打印铝硅酸盐聚合物复合材料的打印方法，步骤如下：
步骤一、3D打印成型：将3D打印用高粘度料浆注入3D打印机中，控制成型盘温度为25～50℃，通过3D打印机程序即可打印出铝硅酸盐聚合物复合材料的坯体；
步骤二、养护：对步骤一获得的铝硅酸盐聚合物复合材料坯体进行养护，其中养护温度为25～120℃、养护湿度为20～90％、养护时间为3d，即获得3D打印成型的铝硅酸盐聚合物复合材料成品。
本发明制备的铝硅酸盐聚合物复合材料可直接注入3D打印机中打印成型，经后续固化后可获得铝硅酸盐聚合物复合材料的成型成品。本发明中铝硅酸盐聚合物复合材料为无机材料，取材方便，可大量应用工业废料如粉煤灰、硅灰、高炉矿渣等，成本低且节能环保；凝结时间可灵活控制，稳定性强、强度高。本发明既可推进铝硅酸盐聚合物复合材料在航空航天、冶金、建筑等领域的应用，也可极大地促进了3D打印技术的应用推广。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本实施例所涉及的一种用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一、按铝硅酸盐聚合物复合材料总重量，称取10％～25％重量的硅酸盐粉体、10％～25％重量的铝硅酸盐粉体、0.1％～10％重量的陶瓷颗粒、0.1％～20％重量的短切纤维、0.1％～0.5％重量的高效减水剂、0.1％～0.5％重量的缓凝剂和余量的水；
步骤二、制备铝硅酸盐聚合物干粉：将步骤一称取的硅酸盐粉体和铝硅酸盐粉体采用球磨工艺均匀混合，经筛分后获得粒径为10～50μm的铝硅酸盐聚合物干粉；
步骤三、制备铝硅酸盐聚合物复合材料料浆：向步骤二获得的铝硅酸盐聚合物干粉中加入水，同时加入短切纤维、高效减水剂和缓凝剂，搅拌均匀，获得铝硅酸盐聚合物复合材料料浆；
步骤四、粘度调控：向步骤三获得的铝硅酸盐聚合物复合材料料浆中均匀添加陶瓷颗粒，即获得3D打印用高粘度料浆，所述3D打印用高粘度料浆的粘度控制在8000～12000mPa·s之间。
所述步骤二中，硅酸盐粉体为硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钾中的一种或两种的混合；铝硅酸盐粉体为偏高岭土、矿渣、粉煤灰、硅灰中的一种或两种的混合。
所述步骤三中，高效减水剂为木质素磺酸盐类、多环芳香族盐类、水溶性树脂磺酸盐类中的一种或两种的混合。
所述步骤三中，缓凝剂为羧甲基纤维素钠(CMC)、羧乙基纤维素(CHC)、酒石酸钾或酒石酸钠。
所述步骤三中的短切纤维为碳纤维、碳化硅纤维、PVA有机纤维中的一种或任意几种的混合。
所述步骤三中的短切纤维的长度为1～15mm。
所述步骤四中添加的陶瓷颗粒为熔石英颗粒。
一种使用3D打印铝硅酸盐聚合物复合材料的打印方法，步骤如下：
步骤一、3D打印成型：将3D打印用高粘度料浆注入3D打印机中，控制成型盘温度为25～50℃，通过3D打印机程序即可打印出铝硅酸盐聚合物复合材料的坯体；
步骤二、养护：对步骤一获得的铝硅酸盐聚合物复合材料坯体进行养护，其中养护温度为25～120℃、养护湿度为20～90％、养护时间为3d，即获得3D打印成型的铝硅酸盐聚合物复合材料成品。
所述步骤一中，控制成型盘温度为40℃。
所述步骤二中，养护温度为70℃。
所述步骤二中，养护湿度为65％。
本发明制备的铝硅酸盐聚合物复合材料具有低密度、耐高温、阻燃、耐腐蚀、抗辐射等性能优点，而且具有制备过程绿色无污染、无CO2释放、凝结硬化时间可控等工艺优点，因此是水泥粘结材料的良好替代品。铝硅酸盐聚合物复合材料的开发应用对解决中国的能源与环境危机、实现节能降耗和低碳减排目标将具有重要的推动作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，
步骤一、按铝硅酸盐聚合物复合材料总重量，称取10%～25%重量的硅酸盐粉体、10%～25%重量的铝硅酸盐粉体、0.1%～10%重量的陶瓷颗粒、0.1%～20%重量的短切纤维、0.1%～0.5%重量的高效减水剂、0.1%～0.5%重量的缓凝剂和余量的水；
步骤二、制备铝硅酸盐聚合物干粉：将步骤一称取的硅酸盐粉体和铝硅酸盐粉体采用球磨工艺均匀混合，经筛分后获得粒径为10~50μm的铝硅酸盐聚合物干粉；
步骤三、制备铝硅酸盐聚合物复合材料料浆：向步骤二获得的铝硅酸盐聚合物干粉中加入水，同时加入短切纤维、高效减水剂和缓凝剂，搅拌均匀，获得铝硅酸盐聚合物复合材料料浆；
步骤四、粘度调控：向步骤三获得的铝硅酸盐聚合物复合材料料浆中均匀添加陶瓷颗粒，即获得3D打印用高粘度料浆，所述3D打印用高粘度料浆的粘度控制在8000~12000mPa·s之间；
所述步骤二中，硅酸盐粉体为硅酸钠、偏硅酸钠、硅酸钾、偏硅酸钾中的一种或两种的混合；铝硅酸盐粉体为偏高岭土、矿渣、粉煤灰、硅灰中的一种或两种的混合；
所述步骤三中，高效减水剂为木质素磺酸盐类、多环芳香族盐类、水溶性树脂磺酸盐类中的一种或两种的混合；
所述步骤三中的短切纤维的长度为1~15mm；
所述步骤四中添加的陶瓷颗粒为熔石英颗粒。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的短切纤维为碳纤维、碳化硅纤维、PVA有机纤维中的一种或任意几种的混合。
3.一种使用权利要求1所述的用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的打印方法，其特征在于，
步骤一、3D打印成型：将3D打印用高粘度料浆注入3D打印机中，控制成型盘温度为25~50℃，通过3D打印机程序即可打印出铝硅酸盐聚合物复合材料的坯体；
步骤二、养护：对步骤一获得的铝硅酸盐聚合物复合材料坯体进行养护，其中养护温度为25~120℃、养护湿度为20~90%、养护时间为3d，即获得3D打印成型的铝硅酸盐聚合物复合材料成品。
4.根据权利要求3所述的用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的打印方法，其特征在于，所述步骤一中，控制成型盘温度为40℃。
5.根据权利要求3所述的用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的打印方法，其特征在于，所述步骤二中，养护温度为70℃。
6.根据权利要求3所述的用于3D打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的打印方法，其特征在于，所述步骤二中，养护湿度为65%。
CN201611183335.7A 2016-12-20 2016-12-20 用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法 Active CN106587780B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611183335.7A CN106587780B (zh) 2016-12-20 2016-12-20 用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611183335.7A CN106587780B (zh) 2016-12-20 2016-12-20 用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106587780A CN106587780A (zh) 2017-04-26
CN106587780B true CN106587780B (zh) 2019-04-26

Family

ID=58600228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611183335.7A Active CN106587780B (zh) 2016-12-20 2016-12-20 用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106587780B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107417180A (zh) * 2017-06-09 2017-12-01 佛山科学技术学院 一种石墨烯土聚水泥及其制备方法
CN110330278A (zh) * 2019-07-15 2019-10-15 哈尔滨工业大学 一种3d打印氧化石墨烯增强铝硅酸盐聚合物的方法
CN114029030A (zh) * 2021-12-23 2022-02-11 兰州理工大学 一种3d打印地质聚合物吸附剂的制备方法
CN114538848B (zh) * 2022-03-01 2022-08-30 兰州大学 一种三通道同轴3d打印成型的硅酸盐陶瓷自修复材料的制备方法
CN114835499A (zh) * 2022-06-17 2022-08-02 哈尔滨工业大学 具有复杂形状和高成型精度碳化硅陶瓷的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104878935A (zh) * 2015-04-17 2015-09-02 张彭成 一种可以控制凝结时间的混凝土施工技术及其专用设备
CN105384416A (zh) * 2015-11-26 2016-03-09 中国建筑股份有限公司 3d打印用双组分水泥基复合材料及其制备方法和用途
CN105541197A (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 哈尔滨工业大学 短切碳化硅纤维增强铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法
CN105731942A (zh) * 2016-01-19 2016-07-06 中国建筑材料科学研究总院 用于3d打印的水泥基复合材料及其制备方法和应用
CN106082898A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 中国建筑股份有限公司 3d打印用的地质聚合物复合材料及其制备方法和用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104878935A (zh) * 2015-04-17 2015-09-02 张彭成 一种可以控制凝结时间的混凝土施工技术及其专用设备
CN105384416A (zh) * 2015-11-26 2016-03-09 中国建筑股份有限公司 3d打印用双组分水泥基复合材料及其制备方法和用途
CN105541197A (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 哈尔滨工业大学 短切碳化硅纤维增强铝硅酸盐聚合物复合材料的制备方法
CN105731942A (zh) * 2016-01-19 2016-07-06 中国建筑材料科学研究总院 用于3d打印的水泥基复合材料及其制备方法和应用
CN106082898A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 中国建筑股份有限公司 3d打印用的地质聚合物复合材料及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Cuf/铝硅酸盐聚合物复合材料的制备和力学性能";何培刚等;《稀有金属材料与工程》;20110615(第S1期);第247页左栏最后一段，第248页左栏最后一段

Also Published As

Publication number Publication date
CN106587780A (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106587780B (zh) 用于3d打印的铝硅酸盐聚合物复合材料的制备及打印方法
CN106082927B (zh) 一种碱激发矿渣系地聚合物混凝土及其制备方法
CN113387620B (zh) 一种基于碱激发胶凝材料的固化疏浚淤泥块体及其制备方法
CN103555011A (zh) 一种地质聚合物干粉涂料及制备方法和使用方法
CN109776003A (zh) 一种多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料及其制备方法
CN105645904A (zh) 一种利用锂渣和镍渣制备的免蒸压加气混凝土及其制备方法
CN109665805A (zh) 一种芯-壳结构固化淤泥免烧陶粒及其制备方法
CN110746158A (zh) 制备无机人造石的高抗折强度水泥砂浆及制备方法与应用
CN106518156A (zh) 一种生产轻质墙体材料的方法
CN101735550B (zh) 一种低气味呋喃树脂
CN106007513A (zh) 一种抗裂混凝土
CN105985084A (zh) 石膏空心砌块及其半干法生产方法
CN109261893A (zh) 一种锆刚玉醇基铸造涂料及其制备方法
CN105198331A (zh) 一种无石灰黄河沙蒸压加气混凝土及其制备方法
CN102875039A (zh) 用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法
CN102875191B (zh) 一种加气混凝土砌块的制备工艺
CN108529939A (zh) 一种钢渣免烧砖的制备方法
CN106401051B (zh) 一种保温砖
CN107216103A (zh) 一种蒸压砖及其制备工艺
CN104291739A (zh) 一种利用铜钛业废渣制备建筑砌块的方法
CN114524658B (zh) 一种磷酸铁硫氧镁复合水泥基3d打印材料的制备方法
CN110183209A (zh) 一种利用陶瓷辊棒废料和城市污泥制备烧结透水砖的方法
CN105801085A (zh) 一种以全瘠性废瓷料胶凝成型制备瓷质建筑陶瓷的方法
CN109879638A (zh) 一种用于制造人造石的废石粉混合料
CN106673607B (zh) 利用废弃陶瓷石膏模制备的轻质陶瓷及工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: He Peigang

Inventor after: Wang Meiling

Inventor after: Jia Dechang

Inventor after: Yuan Jingkun

Inventor after: Liu Xuzhao

Inventor after: Yang Zhihua

Inventor after: Duan Xiaoming

Inventor after: Zhou Yu

Inventor before: He Peigang

Inventor before: Jia Dechang

Inventor before: Yuan Jingkun

Inventor before: Wang Meiling

Inventor before: Liu Xuzhao

Inventor before: Yang Zhihua

Inventor before: Duan Xiaoming

Inventor before: Zhou Yu

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant