CN107673723A - 一种抗压3d打印建筑材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物25‑45份，造纸厂污泥35‑45份，地基挖掘土20‑40份，矿山尾矿50‑60份，填充料100‑110份，缩合硅酸钠3‑5份，脂肪醇聚氧乙烯醚1‑2份，油酸钠2‑4份，硫酸铜2‑4份，硫酸铝2‑4份，氯化钠2‑4份，硝酸银2‑4份，水40‑60份。石墨粉复合物采用如下工艺制备：将聚乙烯蜡、石墨粉、二月桂酸二丁基锡、甲苯二异氰酸酯混合，升温搅拌，加入环氧大豆油混合均匀，加入邻苯二甲酸酐、N,N‑二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，粉碎，加入氨水、无水乙醇均匀，加入正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的液体石蜡中，降温，分离，洗涤得到石墨粉复合物。

Description

一种抗压3D打印建筑材料
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种抗压3D打印建筑材料，
背景技术
3D打印技术是近30年来得到广泛关注和迅速发展的一种新型的材料制备技术，它以数字化模型为基础，通过逐层打印的方式构造物体，由于其在制造工艺方而的创新被认为是“第三次工业革命的重要生产工具”。
3D打印建筑材料是基于3D打印技术的基础上应用于建筑墙体施工的新技术，其主要工作原理是将配置好的建筑材料通过挤出装置，在三维软件的控制下，按照预先设置好的打印程序，从喷嘴挤出进行打印，最终得到设计的构件。而随着3D打印建筑墙体的出现，普通的建筑材料已无法满足其技术的要求，对打印的建筑材料提出更高的要求，当然3D打印砂浆技术目前尚属于探索阶段，目前主要是抗压强度不足，亟待解决。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗压3D打印建筑材料，密度极高，抗压强度好，不易破碎，粘连程度极高。
本发明提出的一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物25-45份，造纸厂污泥35-45份，地基挖掘土20-40份，矿山尾矿50-60份，填充料100-110份，缩合硅酸钠3-5份，脂肪醇聚氧乙烯醚1-2份，油酸钠2-4份，硫酸铜2-4份，硫酸铝2-4份，氯化钠2-4份，硝酸银2-4份，水40-60份。
优选地，石墨粉复合物采用如下工艺制备：将聚乙烯蜡、石墨粉、二月桂酸二丁基锡、甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温搅拌，加入环氧大豆油混合均匀，加入邻苯二甲酸酐、N,N-二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入氨水、无水乙醇均匀，加入正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的液体石蜡中，滴加完全后继续搅拌，降温，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
优选地，石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将40-50份聚乙烯蜡、20-30份石墨粉、0.1-0.2份二月桂酸二丁基锡、1-2份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温搅拌，加入15-25份环氧大豆油混合均匀，加入2-4份邻苯二甲酸酐、0.06-0.1份N,N-二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入50-70份氨水、45-55份无水乙醇均匀，加入8-12份正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的360-420份液体石蜡中，滴加完全后继续搅拌，降温至1-3℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
优选地，石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将40-50份聚乙烯蜡、20-30份石墨粉、0.1-0.2份二月桂酸二丁基锡、1-2份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温至90-96℃搅拌40-60min，加入15-25份环氧大豆油混合均匀，加入2-4份邻苯二甲酸酐、0.06-0.1份N,N-二甲基苄胺混合，升温至120-130℃搅拌40-60min，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入50-70份氨水、45-55份无水乙醇均匀，加入8-12份正硅酸乙酯搅拌30-40min，滴加至搅拌状态的360-420份液体石蜡中，搅拌速度为14000-18000r/min，滴加完全后继续搅拌40-60min，降温至1-3℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
优选地，填充料按重量份包括：黏土60-70份，赤泥10-18份，石棉10-20份，脱硫石膏10-20份，电石渣6-12份。
本发明生产抗压建筑3D打印材料，可以大幅度提高矿山尾矿、造纸厂污泥、地基挖掘土的再生产品附加值，显著降低成本投入，本发明极大地降低造纸厂污泥脱水费用与能耗；本发明采用废弃物与其他组分间的物理、化学结合利用互补，更加节能环保。
本发明以矿山尾矿、造纸厂污泥、地基挖掘土、石墨粉复合物为骨料，相互间分散性极好，密度高，可减少在成型后不均匀性，缩合硅酸钠可有效疏散在上述物料内部，密度极高，使本发明抗压强度好，不易破碎；石墨粉复合物中，聚乙烯蜡与石墨粉经过预处理后，与环氧大豆油相容性好，可在石墨粉表面形成互穿的网状结构，不仅克服了其韧性差的缺点，而且在氨水中的分散性好，而正硅酸乙酯在氨水催化下水解缩合，分散在预处理石墨粉的内部和外面，并形成疏松多孔的纳米级二氧化硅，其尺寸一致，热稳定性与机械强度进一步增强，韧性极好；石墨粉复合物在脂肪醇聚氧乙烯醚作用下，石墨粉复合物与可石棉纤维相互间渗透，不易分散，粘连程度极高，固化后抗压强度进一步增强。
对本发明所得抗压3D打印建筑材料进行性能检测，其抗压强度可达44.8Mpa，符合建筑3D打印材料的使用要求。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物25份，造纸厂污泥45份，地基挖掘土20份，矿山尾矿60份，填充料100份，缩合硅酸钠5份，脂肪醇聚氧乙烯醚1份，油酸钠4份，硫酸铜2份，硫酸铝4份，氯化钠2份，硝酸银4份，水40份。
实施例2
一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物45份，造纸厂污泥35份，地基挖掘土40份，矿山尾矿50份，填充料110份，缩合硅酸钠3份，脂肪醇聚氧乙烯醚2份，油酸钠2份，硫酸铜4份，硫酸铝2份，氯化钠4份，硝酸银2份，水60份。
石墨粉复合物采用如下工艺制备：将聚乙烯蜡、石墨粉、二月桂酸二丁基锡、甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温搅拌，加入环氧大豆油混合均匀，加入邻苯二甲酸酐、N,N-二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入氨水、无水乙醇均匀，加入正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的液体石蜡中，滴加完全后继续搅拌，降温，分离，洗涤得到石墨粉复合物。
实施例3
一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物30份，造纸厂污泥42份，地基挖掘土25份，矿山尾矿58份，填充料102份，缩合硅酸钠4.5份，脂肪醇聚氧乙烯醚1.2份，油酸钠3.5份，硫酸铜2.5份，硫酸铝3.5份，氯化钠2.5份，硝酸银3.5份，水45份。
填充料按重量份包括：黏土60份，赤泥18份，石棉10份，脱硫石膏20份，电石渣6份。
石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将45份聚乙烯蜡、25份石墨粉、0.15份二月桂酸二丁基锡、1.5份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温搅拌，加入20份环氧大豆油混合均匀，加入3份邻苯二甲酸酐、0.08份N,N-二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入60份氨水、50份无水乙醇均匀，加入10份正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的390份液体石蜡中，滴加完全后继续搅拌，降温至2℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
实施例4
一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物40份，造纸厂污泥38份，地基挖掘土35份，矿山尾矿52份，填充料108份，缩合硅酸钠3.5份，脂肪醇聚氧乙烯醚1.8份，油酸钠2.5份，硫酸铜3.5份，硫酸铝2.5份，氯化钠3.5份，硝酸银2.5份，水55份。
填充料按重量份包括：黏土65份，赤泥14份，石棉15份，脱硫石膏15份，电石渣9份。
石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将40份聚乙烯蜡、30份石墨粉、0.1份二月桂酸二丁基锡、2份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温至90℃搅拌60min，加入15份环氧大豆油混合均匀，加入4份邻苯二甲酸酐、0.06份N,N-二甲基苄胺混合，升温至130℃搅拌40min，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入70份氨水、45份无水乙醇均匀，加入12份正硅酸乙酯搅拌30min，滴加至搅拌状态的420份液体石蜡中，搅拌速度为14000r/min，滴加完全后继续搅拌60min，降温至1℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
实施例5
一种抗压3D打印建筑材料，其原料按重量份包括：石墨粉复合物36份，造纸厂污泥39份，地基挖掘土28份，矿山尾矿56份，填充料106份，缩合硅酸钠3.8份，脂肪醇聚氧乙烯醚1.6份，油酸钠2.9份，硫酸铜2.9份，硫酸铝2.8份，氯化钠2.7份，硝酸银2.9份，水48份。
填充料按重量份包括：黏土70份，赤泥10份，石棉20份，脱硫石膏10份，电石渣12份。
石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将50份聚乙烯蜡、20份石墨粉、0.2份二月桂酸二丁基锡、1份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温至96℃搅拌40min，加入25份环氧大豆油混合均匀，加入2份邻苯二甲酸酐、0.1份N,N-二甲基苄胺混合，升温至120℃搅拌60min，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入50份氨水、55份无水乙醇均匀，加入8份正硅酸乙酯搅拌40min，滴加至搅拌状态的360份液体石蜡中，搅拌速度为18000r/min，滴加完全后继续搅拌40min，降温至3℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抗压3D打印建筑材料，其特征在于，其原料按重量份包括：石墨粉复合物25-45份，造纸厂污泥35-45份，地基挖掘土20-40份，矿山尾矿50-60份，填充料100-110份，缩合硅酸钠3-5份，脂肪醇聚氧乙烯醚1-2份，油酸钠2-4份，硫酸铜2-4份，硫酸铝2-4份，氯化钠2-4份，硝酸银2-4份，水40-60份。
2.根据权利要求1所述抗压3D打印建筑材料，其特征在于，石墨粉复合物采用如下工艺制备：将聚乙烯蜡、石墨粉、二月桂酸二丁基锡、甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温搅拌，加入环氧大豆油混合均匀，加入邻苯二甲酸酐、N,N-二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入氨水、无水乙醇均匀，加入正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的液体石蜡中，滴加完全后继续搅拌，降温，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
3.根据权利要求1或2所述抗压3D打印建筑材料，其特征在于，石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将40-50份聚乙烯蜡、20-30份石墨粉、0.1-0.2份二月桂酸二丁基锡、1-2份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温搅拌，加入15-25份环氧大豆油混合均匀，加入2-4份邻苯二甲酸酐、0.06-0.1份N,N-二甲基苄胺混合，升温搅拌，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入50-70份氨水、45-55份无水乙醇均匀，加入8-12份正硅酸乙酯搅拌，滴加至搅拌状态的360-420份液体石蜡中，滴加完全后继续搅拌，降温至1-3℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述抗压3D打印建筑材料，其特征在于，石墨粉复合物采用如下工艺制备：按重量份将40-50份聚乙烯蜡、20-30份石墨粉、0.1-0.2份二月桂酸二丁基锡、1-2份甲苯二异氰酸酯混合，氮气保护下升温至90-96℃搅拌40-60min，加入15-25份环氧大豆油混合均匀，加入2-4份邻苯二甲酸酐、0.06-0.1份N,N-二甲基苄胺混合，升温至120-130℃搅拌40-60min，过滤，洗涤，干燥，粉碎，加入50-70份氨水、45-55份无水乙醇均匀，加入8-12份正硅酸乙酯搅拌30-40min，滴加至搅拌状态的360-420份液体石蜡中，搅拌速度为14000-18000r/min，滴加完全后继续搅拌40-60min，降温至1-3℃，分离，将固体物采用石油醚与无水乙醇洗涤，得到石墨粉复合物。
5.根据权利要求1-4任一项所述抗压3D打印建筑材料，其特征在于，填充料按重量份包括：黏土60-70份，赤泥10-18份，石棉10-20份，脱硫石膏10-20份，电石渣6-12份。
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