CN110903598A - 一种高强度3d打印建筑用化学油墨材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料及其制备方法。所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料包括以下原料：环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液；环氧树脂、改性液、石英砂和玻璃纤维的质量比为（4‑9）：（1‑6）：（3‑6）：（0.4‑1）；二乙三胺的含量为环氧树脂和改性液总质量的10‑17%；所述的改性液是糠醛、环已酮在混合稀土氧化物的催化作用下得到的澄清液。本发明采用稀土元素作为配制改性液的傕化剂，使得材料的力学性能从而得以提髙，其早期强度高，可扩大高强度3D打印建筑用化学油墨材料在工程上的应用范围；且混合稀土氧化物可反复使用而性能不变，大大降低了催化剂的消耗量。

Description

一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种化学油墨材料，具体是一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料及其制备方法。
背景技术
3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等方式实现快速成型的技术。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料，与电脑连接后，通过一层又一层的多层打印方式，最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印建筑是通过3D打印技术建造起来的建筑物。3D打印建筑油墨是用于3D打印建筑所用的材料。
对3D打印建筑的补强和堵水，一般使用改性环氧树脂灌浆材料进行施工，而以往用于改性环氧树脂的改性液是采用碱类催化剂制备的，催化剂用过之后不能回收再使用，所以要消耗大量的催化剂材料；另外，目前使用的改性环氧树脂灌浆材料在七天时的抗压强度仅为30-50MPa，其早期强度较低，大大限制了改性环氧树脂灌浆材料在工程中的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料，所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料包括以下原料：环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液；环氧树脂、改性液、石英砂和玻璃纤维的质量比为（4-9）：（1-6）：（3-6）：（0.4-1）；二乙三胺的含量为环氧树脂和改性液总质量的10-17%；所述的改性液是糠醛、环已酮在混合稀土氧化物的催化作用下得到的澄清液；糠醛与环已酮的质量比为3-9：1-7，混合稀土氧化物的用量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%。
作为本发明进一步的方案：环氧树脂采用环氧树脂E44。
作为本发明进一步的方案：所述的改性液的制备方法具体为：将糠醛与环已酮按照3-9：1-7的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%，搅拌均匀，取澄清液，即得。
作为本发明进一步的方案：所述的石英砂的粒径为0.2-1.0mm。
作为本发明进一步的方案：所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 10-25%、Pr6O11 2-7%、Nd2O3 5-15%，余量为CeO2。
作为本发明进一步的方案：所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 20%、Pr6O11 5%、Nd2O3 10%，余量为CeO2。
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备改性液：将糠醛与环已酮按照3-9：1-7的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%；搅拌反应20-30h，取澄清液，即得。
（2）将环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液混合，搅拌均匀，即得。
作为本发明进一步的方案：步骤（1）中，剩余的沉淀物中加入按照3-9：1-7的质量比混合的糠醛与环已酮的混合液，沉淀物质量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%，搅拌反应24-72h，取澄清液，即得改性液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的高强度3D打印建筑用化学油墨材料采用稀土元素作为配制改性液的傕化剂，由于稀土元素的络合性能，促使高分子聚合度的提高和分子量的增加，产生了高分子链结构的主价健断裂力也相应增大，形成一种络合键牢固束缚在一起的结晶实体，导致结构致密，从而使得材料的力学性能从而得以提髙；且混合稀土氧化物可反复使用而性能不变，大大降低了催化剂的消耗量；本发明的高强度3D打印建筑用化学油墨材料具有粘度低、强度髙的优点，七天时的抗压强度可达83MPa以上，其早期强度高，可扩大高强度3D打印建筑用化学油墨材料在工程上的应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料，所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料包括以下原料：环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液；环氧树脂、改性液、石英砂和玻璃纤维的质量比为4：6：3：0.4；二乙三胺的含量为环氧树脂和改性液总质量的10%；所述的改性液是糠醛、环已酮在混合稀土氧化物的催化作用下得到的澄清液；所述的石英砂的粒径为0.2mm。所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 10%、Pr6O11 7%、Nd2O3 5%，余量为CeO2。
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备改性液：将糠醛与环已酮按照3：7的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.029%；搅拌反应20h，取澄清液，即得。且剩余的沉淀物中加入按照3：7的质量比混合的糠醛与环已酮的混合液，沉淀物质量为糠醛和环已酮总重量的0.029%，搅拌反应72h，取澄清液，即得改性液，可实现混合稀土氧化物反复循环使用制备改性液。（2）将环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液混合，搅拌均匀，即得。
实施例2
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料，所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料包括以下原料：环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液；环氧树脂、改性液、石英砂和玻璃纤维的质量比为9：1：6：1；二乙三胺的含量为环氧树脂和改性液总质量的17%；所述的改性液是糠醛、环已酮在混合稀土氧化物的催化作用下得到的澄清液。所述的环氧树脂采用环氧树脂E44。所述的石英砂的粒径为1.0mm。所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 25%、Pr6O11 2%、Nd2O3 15%，余量为CeO2。
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备改性液：将糠醛与环已酮按照9：1的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.265%；搅拌反应30h，取澄清液，即得。且剩余的沉淀物中加入按照9：1的质量比混合的糠醛与环已酮的混合液，沉淀物质量为糠醛和环已酮总重量的0.265%，搅拌反应24h，取澄清液，即得改性液，可实现混合稀土氧化物反复循环使用制备改性液。（2）将环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液混合，搅拌均匀，即得。
实施例3
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料，所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料包括以下原料：环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液；环氧树脂、改性液、石英砂和玻璃纤维的质量比为5：3：4：0.7；二乙三胺的含量为环氧树脂和改性液总质量的10-17%；所述的改性液是糠醛、环已酮在混合稀土氧化物的催化作用下得到的澄清液。所述的环氧树脂采用环氧树脂E44。所述的石英砂的粒径为0.8mm。所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 20%、Pr6O11 5%、Nd2O3 10%，余量为CeO2。
一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料的制备方法，包括以下步骤：（1）制备改性液：将糠醛与环已酮按照5：4的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.1%；搅拌反应22h，取澄清液，即得。且剩余的沉淀物中加入按照5：3的质量比混合的糠醛与环已酮的混合液，沉淀物质量为糠醛和环已酮总重量的0.1%，搅拌反应40h，取澄清液，即得改性液，可实现混合稀土氧化物反复循环使用制备改性液。（2）将环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液混合，搅拌均匀，即得。
对比例
采用市售改性环氧树脂灌浆材料作为对比例。
实验例
对实施例1-3制备的高强度3D打印建筑用化学油墨材料和对比例的市售改性环氧树脂灌浆材料进行性能测试，结果见表1。
表1
Figure 591854DEST_PATH_IMAGE002
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种高强度3D打印建筑用化学油墨材料，其特征在于，所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料包括以下原料：环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液；环氧树脂、改性液、石英砂和玻璃纤维的质量比为（4-9）：（1-6）：（3-6）：（0.4-1）；二乙三胺的含量为环氧树脂和改性液总质量的10-17%；所述的改性液是糠醛、环已酮在混合稀土氧化物的催化作用下得到的澄清液，糠醛与环已酮的质量比为3-9：1-7，混合稀土氧化物的用量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%。
2.根据权利要求1所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料，其特征在于，环氧树脂采用环氧树脂E44。
3.根据权利要求1所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料，其特征在于，所述的改性液的制备方法具体为：将糠醛与环已酮按照3-9：1-7的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%，搅拌均匀，取澄清液，即得。
4.根据权利要求1所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料，其特征在于，所述的石英砂的粒径为0.2-1.0mm。
5.根据权利要求1所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料，其特征在于，所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 10-25%、Pr6O11 2-7%、Nd2O3 5-15%，余量为CeO2。
6.根据权利要求5所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料，其特征在于，所述的混合稀土氧化物包括以下重量百分数的原料：La2O3 20%、Pr6O11 5%、Nd2O3 10%，余量为CeO2。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备改性液：将糠醛与环已酮按照3-9：1-7的质量比混合，加入混合稀土氧化物，混合稀土氧化物的加入量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%；搅拌反应20-30h，取澄清液，即得；
（2）将环氧树脂、二乙三胺、石英砂、玻璃纤维和改性液混合，搅拌均匀，即得。
8.根据权利要求7所述的高强度3D打印建筑用化学油墨材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，剩余的沉淀物中加入按照3-9：1-7的质量比混合的糠醛与环已酮的混合液，沉淀物质量为糠醛和环已酮总重量的0.029-0.265%，搅拌反应24-72h，取澄清液，即得改性液。
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