CN108191312A - 一种光固化砂模打印砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种光固化砂模打印砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光固化砂模打印砂浆，其主要组分包括主料和辅料水；主料按质量百分数含量包括：粉煤灰50％‑70％、一氧化钙15％‑30％、氢氧化钠0％‑20％和增稠剂0.5％‑2％；一氧化钙为的消化时间为5‑9分钟，消化温度为90℃‑95℃；本发明涉及3D打印砂浆制备技术领域；该光固化砂模打印砂浆及其制备方法，主料由粉煤灰、一氧化钙、氢氧化钠和增稠剂组成，成型精度达到50微米，体收缩率小于30％；此过程不涉及高温、高压、有机溶剂等，属于绿色环保技术，产生极少量废水，几乎不产生废渣，符合循环经济废弃物再利用的要求，实用性强，易于推广使用。

Description

一种光固化砂模打印砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印砂浆制备技术领域，具体为一种光固化砂模打印砂浆及其制备方法。
背景技术
粉煤灰作为燃煤废弃物，主要成分为SiO2、CaO、Al2O3、FeO、Fe2O3、TiO2和碳粉等，根据煤炭产地，金属氧化物成分略有不同。现有的粉煤灰再利用方式主要为水泥、混凝土等建材的改性剂。粉煤灰可以作为砂浆或添加剂直接填入混凝土中，提高混凝土和易性、可泵性和抗渗透等能力，降低水化热、热膨胀性等。现有粉煤灰再利用技术中，粉煤灰含量在30％左右，高掺杂比粉煤灰利用方案还有待开发。含SiO2量较高的粉煤灰可以掺入生石灰、消石灰等碱土激发剂产生粘附性，从而扩大粉煤灰的功能性，但粘附成型能力仍然较差。
现有的水泥和陶瓷3D打印材料主要以速凝水泥、硫酸铝、氧化锆和氧化硅掺以粘合剂配成，后期经过熟化或煅烧方式定型，技术体系中材料成本较高，固化后形变较大，以氧化锆产品为例，打印后煅烧体积收缩率在40％；使用具有局限性。
因此，如何研发一种成本低、且固化后变形小的3D打印材料，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光固化砂模打印砂浆及其制备方法，解决了背景技术中提出的困难问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光固化砂模打印砂浆，其其包括浆料和光固化3D打印材料；所述浆料包括主料和辅料水；所述主料按质量百分数计包括：粉煤灰50％-70％、一氧化钙15％-30％、氢氧化钠0％-20％和增稠剂0.5％-2％。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，所述一氧化钙的消化时间为5-9分钟，消化温度为90℃-95℃。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰50％、一氧化钙30％、氢氧化钠19％和增稠剂1％。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰60％、一氧化钙20％、氢氧化钠19％和增稠剂1％。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰70％、一氧化钙19％、氢氧化钠10％和增稠剂1％。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，所述增稠剂为纤维素醚或聚丙烯酰胺。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1∶1。
在某些实施方式中，所述的一种光固化砂模打印砂浆中，所述光固化3D打印材料为光敏树脂。
本发明另一方面提供一种光固化砂模打印砂浆制备方法，其具体包括如下步骤：步骤1、称取50g-70g粉煤灰、15g-30g一氧化钙和0g-20g氢氧化钠，并在磁力搅拌机中混合均匀；步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml-200ml的水，加热至沸腾并搅拌20分钟-30分钟；步骤3、加入0.5-2g增稠剂，混合均匀，混合时间为10分钟-20分钟，得到配置好的浆料；步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1-2∶1，搅拌均匀，得到光固化砂模打印砂浆。
在某些实施方式中，所述的光固化砂模打印砂浆制备方法中，其具体包括如下步骤：步骤1、称取60g粉煤灰、20g一氧化钙和19g氢氧化钠，并倒入磁力搅拌机中混合均匀；步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml的水，加热至沸腾并持续搅拌20分钟；步骤3、向浆料中加入1g增稠剂，并混合均匀，混合时间为10分钟，完成浆料的配制；步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料与所述光固化3D打印材料质量比为1∶1，搅拌均匀，得到光固化砂模打印砂浆。
有益效果
本发明提供了一种光固化砂模打印砂浆及其制备方法。具备以下有益效果：该光固化砂模打印砂浆及其制备方法，主料由粉煤灰、一氧化钙、氢氧化钠和增稠剂组成，成型精度达到50微米，体收缩率小于30％；此过程不涉及高温、高压、有机溶剂等，属于绿色环保技术，产生极少量废水，几乎不产生废渣，符合循环经济废弃物再利用的要求，光固化3D打印材料是采用透明光敏树脂，通过LED光照可实现瞬间固化，立体成型，属于绿色环保的光敏树脂。
附图说明
图1是本发明其中一个实施方式所述的光固化砂模打印砂浆的第一制备流程图；
图2是本发明其中一个实施方式所述的光固化砂模打印砂浆的第二制备流程图；
图3是利用本发明所述的光固化砂模打印砂浆进行3D打印所得到的成品示意图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量计。
本发明所述的一种光固化砂模打印砂浆，其主要组分包括浆料和光固化3D打印材料；所述浆料包括主料和辅料水；所述主料按质量百分数计包括：粉煤灰50％-70％、一氧化钙15％-30％、氢氧化钠0％-20％和增稠剂0.5％-2％。
上述方案中，所述一氧化钙的消化时间为5-9分钟，消化温度为90℃-95℃。
上述方案中，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰50％、一氧化钙30％、氢氧化钠19％和增稠剂1％；或者，所述主料包括粉煤灰60％、一氧化钙20％、氢氧化钠19％和增稠剂1％；或者，所述主料包括粉煤灰70％、一氧化钙19％、氢氧化钠10％和增稠剂1％；后者，所述主料包括粉煤灰70％、一氧化钙18％、氢氧化钠10％和增稠剂2％；或者，所述主料包括粉煤灰50％、一氧化钙30％、氢氧化钠19.5％和增稠剂0.5％。
上述方案中，所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1-2∶1。例如所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1∶1或者所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为2∶1。
上述方案中，所述光固化3D打印材料为光敏树脂。
本发明所述的一种光固化砂模打印砂浆制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤1、称取50g-70g粉煤灰、15g-30g一氧化钙和0g-20g氢氧化钠，并倒入磁力搅拌机中混合均匀；
步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml的水，加热至沸腾并搅拌20分钟-30分钟；
步骤3、向浆料中加入0.5-2g增稠剂，并均匀混合，混合时间为10分钟-20分钟，得到配置好的浆料；
步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1-2∶1，搅拌均匀，得到光固化砂模打印砂浆。
实施例
实施例1
一种光固化砂模打印砂浆，其包括质量比为1∶1的浆料和光固化3D打印材料；所述浆料包括主料和辅料水；按照质量百分数计，所述主料包括粉煤灰50％、一氧化钙30％、氢氧化钠19％和增稠剂1％。
其中，所述一氧化钙的消化时间为5-9分钟，消化温度为90℃-95℃。
制备方法：
步骤1、工作人员称取50g粉煤灰、30g一氧化钙和19g氢氧化钠，在磁力搅拌机中混合均匀；
步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml的水，加热至沸腾并持续搅拌20分钟，浆料颗粒变细，粘度上升；
步骤3、向浆料中加入1g增稠剂，混合均匀，混合时间为10分钟，从而完成了整个浆料的配制过程；
步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料和所述光固化3D打印材料的质量比为1∶1，启动磁力搅拌机搅拌均匀，即可得到光固化砂模打印砂浆。
光固化3D打印材料是采用透明光敏树脂，通过LED光照可实现瞬间固化，立体成型，属于绿色环保的光敏树脂。
实施例2
一种光固化砂模打印砂浆，其包括质量比为1∶1的浆料和光固化3D打印材料；所述浆料包括主料和辅料水，按照质量百分数计，所述主料包括粉煤灰60％、一氧化钙20％、氢氧化钠19％和增稠剂1％。
其中，所述一氧化钙的消化时间为5-9分钟，消化温度为90℃-95℃。
制备方法：
步骤1、工作人员称取60g粉煤灰、20g一氧化钙和19g氢氧化钠，并倒入磁力搅拌机中混合均匀；
步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml的水，加热至沸腾并持续搅拌20分钟，浆料颗粒变细，粘度上升；
步骤3、向浆料中加入1g增稠剂，混合均匀，混合时间为10分钟，从而完成了整个浆料的配制过程；
步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料和所述光固化3D打印材料的质量比为1∶1，再启动磁力搅拌机搅拌均匀，得到光固化砂模打印砂浆。
光固化3D打印材料是采用透明光敏树脂，通过LED光照可实现瞬间固化，立体成型，属于绿色环保的光敏树脂。
实施例3
一种光固化砂模打印砂浆，其包括质量比为1∶1的浆料和光固化3D打印材料；所述浆料包括主料和辅料水；按照质量百分数计，所述主料包括粉煤灰70％、一氧化钙19％、氢氧化钠10％和增稠剂1％。
所述一氧化钙的消化时间为5-9分钟，消化温度为90℃-95℃。
制备方法：
步骤1、工作人员称取70g粉煤灰、19g一氧化钙和10g氢氧化钠，并倒入磁力搅拌机中混合均匀；
步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml的水，加热至沸腾并持续搅拌20分钟，浆料颗粒变细，粘度上升；
步骤3、向浆料中加入1g增稠剂，混合均匀，混合时间为10分钟，从而完成了整个浆料的配制过程；
步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料和所述光固化3D打印材料的质量比为1∶1，再启动磁力搅拌机搅拌均匀，即可得到光固化砂模打印砂浆。
光固化3D打印材料是采用透明光敏树脂，通过LED光照可实现瞬间固化，立体成型，属于绿色环保的光敏树脂。
利用实施例1至3所述的光固化砂模打印砂浆进行3D打印所得到的成品，成型精度达到50微米，体收缩率小于30％；此过程不涉及高温、高压、有机溶剂等，属于绿色环保技术，产生极少量废水，几乎不产生废渣，符合循环经济废弃物再利用的要求，实用性强，易于推广使用。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

Claims (10)

1.一种光固化砂模打印砂浆，其特征在于，其包括浆料和光固化3D打印材料；所述浆料包括主料和辅料水；所述主料按质量百分数计包括：粉煤灰50％-70％、一氧化钙15％-30％、氢氧化钠0％-20％和增稠剂0.5％-2％。
2.根据权利要求书1所述的一种光固化砂模打印砂浆，其特征在于，所述一氧化钙的消化时间为5-9分钟，消化温度为90℃-95℃。
3.根据权利要求书1所述的光固化砂模打印砂浆，其特征在于，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰50％、一氧化钙30％、氢氧化钠19％和增稠剂1％。
4.根据权利要求书1所述的光固化砂模打印砂浆，其特征在于，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰60％、一氧化钙20％、氢氧化钠19％和增稠剂1％。
5.根据权利要求书1所述的光固化砂模打印砂浆，其特征在于，按质量百分数计，所述主料包括粉煤灰70％、一氧化钙19％、氢氧化钠10％和增稠剂1％。
6.根据权利要求书1所述的光固化砂模打印砂浆，其特征在于，所述增稠剂为纤维素醚或聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求书1所述的光固化砂模打印砂浆，其特征在于，所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1∶1。
8.根据权利要求书1所述的光固化砂模打印砂浆，其特征在于，所述光固化3D打印材料为光敏树脂。
9.一种光固化砂模打印砂浆制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、称取50g-70g粉煤灰、15g-30g一氧化钙和0g-20g氢氧化钠，并在磁力搅拌机中混合均匀；
步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml-200ml的水，加热至沸腾并搅拌20分钟-30分钟；
步骤3、加入0.5-2g增稠剂，均匀混合，混合时间为10分钟-20分钟，得到配置好的浆料；
步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料与所述光固化3D打印材料的质量比为1-2∶1，搅拌均匀，得到光固化砂模打印砂浆。
10.根据权利要求9所述的光固化砂模打印砂浆制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、称取60g粉煤灰、20g一氧化钙和19g氢氧化钠，并倒入磁力搅拌机中混合均匀；
步骤2、混合均匀后向磁力搅拌机中倒入120ml的水，加热至沸腾并持续搅拌20分钟；
步骤3、向浆料中加入1g增稠剂，并均匀混合，混合时间为10分钟，完成浆料的配制；
步骤4，向配制好的浆料中添加光固化3D打印材料，所述浆料与所述光固化3D打印材料质量比为1∶1，搅拌均匀，得到光固化砂模打印砂浆。
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