The invention provides a cement composite material suitable for powder adhesive 3D printing, by weight, consisting of 1 cement and 0 ~ 5, 0 ~ 5 sand mineral admixture, 0 ~ 0.2, 0 ~ 0.2 expansion agent, toughening agent, 0 to 0.2 parts, mineral pigments 0.1 to 0.5 parts water, 0 to 0.25 portions of polymer emulsion, 0.001 ~ 0.05 and 0 ~ 0.03 fiber additive; one or several mixtures of the cement from silicate cement, sulphoaluminate cement, high belite sulphoaluminate cement, aluminate cement, fluoroaluminates cement, aluminate cement, iron phosphate cement or Magnesium Oxide cement; the additive is a mixture of water reducing agent, one or several early strength agent or retarder in the. The material of the invention can be hardened after contact with water without requiring a large amount of polymer binder, the hardening speed is rapid and controllable, and the deformation in the hardening process is small, and is suitable for powder bonding 3D printing technology. The invention also provides a method for carrying out powder bonding 3D printing using the cement based composite material.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机材料领域，具体涉及一种可用于粉末黏合3D打印工艺的水泥基复合材料，及应用该材料的粉末黏合3D打印方法。
技术介绍
增材制造(AdditiveManufacturing)技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，也被称为快速成型(RapidPrototyping)或者快速制造(RapidManufacturing)技术。上自世纪八十年代兴起，增材制造得到迅速发展，被誉为材料制造领域的重大革新与进步，也被认为是“第三次工业革命的重要标志之一”。增材制造可通过多种工艺配合不同材料来实现，其中粉末黏合3D打印技术(threedimensionalprinting或powderbedandinkjet3Dprinting)为应用较广的技术之一。美国麻省理工学院的科研人员于上世纪90年代开发出3D打印技术，并申请了一系列的美国专利(专利号：5,204,055、5,340,656和5,387,380)。该技术是利用喷头喷射黏结剂，根据计算机设计的程序选择性地将粉末黏合成二维界面；重复此过程，层层堆积，最终得到所需的3D物体。粉末黏合3D打印技术成型速度...
【技术保护点】
一种适用于粉末黏合3D打印的水泥基复合材料，其特征在于：按重量份计，它由1份水泥、0～5份直径不超过5mm的砂、0～5份直径不超过0.1mm的矿物掺合料、0～0.2份膨胀剂、0～0.2份增韧剂、0～0.2份矿物颜料、0.1～0.5份水、0～0.25份聚合物乳液、0.001～0.05份外加剂和0～0.03份纤维组成；所述的水泥选自硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或氧化镁水泥的一种或几种的混合物；所述的外加剂是减水剂、早强剂或调凝剂中的一种或几种的混合物；所述的减水剂选自聚羧酸系高性能减水剂、萘系高效减水剂、密...
【技术特征摘要】
1.一种适用于粉末黏合3D打印的水泥基复合材料，其特征在于：按重量份计，它由1份水泥、0～5份直径不超过5mm的砂、0～5份直径不超过0.1mm的矿物掺合料、0～0.2份膨胀剂、0～0.2份增韧剂、0～0.2份矿物颜料、0.1～0.5份水、0～0.25份聚合物乳液、0.001～0.05份外加剂和0～0.03份纤维组成；所述的水泥选自硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或氧化镁水泥的一种或几种的混合物；所述的外加剂是减水剂、早强剂或调凝剂中的一种或几种的混合物；所述的减水剂选自聚羧酸系高性能减水剂、萘系高效减水剂、密胺系减水剂或木质素磺酸盐减水剂中的任意一种或两种以上的混合物；所述的早强剂选自氯盐早强剂、硫酸盐早强剂、硝酸盐早强剂或有机早强剂中的任意一种或两种以上的混合物；所述的调凝剂选自铝盐、锂盐、磷酸盐以及柠檬酸类、硼酸类、木质素类、糖类、酒石酸盐类、葡萄糖酸盐类、纤维素类调凝剂中的任意一种或两种以上的混合物。2.权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于：按重量份计，它由1份水泥、0～2份直径不超过5mm的砂、0.2～1份矿物掺合料、0～0.05份膨胀剂、0～0.1份增韧剂、0～0.05份矿物颜料、0.2～0.5份水、0～0.1份聚合物乳液、0.02～0.05份外加剂和0～0.03份纤维组成；所述的水泥选自硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或高贝利特硫铝酸盐水泥；所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述的早强剂为氯盐早强剂；所述的调凝剂为碳酸锂和柠檬酸的混合物。3.权利要求1所述的水泥基复合材料，其特征在于：所述的直径不超过5mm的砂选自石英砂、河砂、机制砂、陶砂、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石或玻化微珠的一种或几种的混合物；所述的直径不超过0.1mm的矿物掺合料选自粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉、石英石粉、偏高岭土、火山灰、凝灰岩或沸石粉中的一种或几种的混合物；优选粒化高炉矿渣粉、硅灰、石灰石粉或石英石粉中的任意一种或两种以上的混合物；所述的膨胀剂选自硫铝酸钙类膨胀剂、氧化镁类膨胀剂或氧化钙类膨胀剂的一种或两种的混合物；所述的增韧剂选自石墨烯、碳纳米管、可再分散性乳胶粉或聚乙烯醇中的一种或几种的混合物；优选为可再分散性乳胶粉；所述的矿物颜料选自钛白粉、氧化铁、氧化锰、氧化铬、群青、赭石、普鲁士红或云母粉中的一种或几种的混合物；所述的聚合物乳液选自丁苯胶乳、丙烯酸酯乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物或氯丁胶乳中的一种或几种的混合物，聚合物乳液的固体含量为35％～52％；所述的纤维选自钢纤维、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、陶瓷纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚丙烯晴纤维、聚酯纤维、聚酯胺纤维或木质纤维中的一种或几种；优选为玻璃纤维、聚丙烯纤维或木质纤维。4.一种应用水泥基材料通过粉末黏合3D打印制造三维物体的方法，包括以下步骤：(1)用3D打印机将粉体材料在打印作业面上均匀铺设形成粉体材料层，所述的粉体材料包括水泥及其外加剂，所述的外加剂重量为粉体材料总重量的0.005％～0.8％；所述的水泥选自硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或氧化镁水泥中的一种或几种的混合物；所述的外加剂为减水剂、早强剂或调凝剂中的一种或几种的混合物；所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述的早强剂为氯盐早强剂；所述的调凝剂为碳酸锂和柠檬酸的混合物；(2)用3D打印机向(1)铺设的粉体材料层的预定区域内喷射含水液体材料，所述预定区域内的粉体材料与水反应，并逐渐硬化，形成硬化体；所述含水液体材料中含有占其总重量0.01％～2％的外加剂；所述的外加剂为减水剂、早强剂或调凝剂中的一种或几种的混合物；所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂；所述的早强剂为氯盐早强剂；所述的调凝剂为碳酸锂和柠檬酸的混合物；(3)不断重复步骤(1)和(2)，通过每次粉体材料的水化硬化将相邻的两层所述硬化体粘接在一起，直至完成预定打印程序。5.权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤(1)所述的粉体材料中加入直径不超过5mm的砂，所述的砂选自石英砂、河砂、机制砂、陶砂、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石或玻化微珠中的一种或几种的混合...
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