一种磷石膏基3D打印装饰板材及制备方法技术

本发明专利技术属于3D打印技术领域，具体涉及一种磷石膏基3D打印装饰板材及制备方法。本发明专利技术一种磷石膏基3D打印装饰板材及其制备方法，通过流化床将乙醇雾化后高速冲击分散强碱性离子交换纤维，强碱性离子交换纤维吸附乙醇因而膨胀成立体网状结构，喷洒加入磷石膏粉末混合再研磨改性，与胶粘剂混合通过3D打印逐层堆积得到高强度的装饰板材，通过利用乙醇气流冲击强碱性离子交换纤维，使其转变为立体结构而负载磷石膏粉末，并且对磷石膏进行深度中和处理，降低了磷石膏中的可溶性杂质含量，最终得到的3D磷石膏基装饰板材不易粉化，提升了打印装饰板材的强度和韧性，以及产品的耐候性和耐腐蚀性能。

Phosphogypsum based 3D printing decorative board and preparation method thereof

The invention belongs to the field of 3D printing technology, in particular to a phosphogypsum based 3D printing decorative board and a preparation method thereof. A phosphogypsum based 3D printing decorative plate and its preparation method are used to disperse strong alkaline ion exchange fiber at high speed impact after atomization of ethanol in a fluidized bed, and the strong alkaline ion exchange fiber adsorb ethanol so as to expand into a three-dimensional reticular structure, spray adding phosphogypsum powder mixing and regrinding, and mix the adhesive with the adhesive. 3D printing is stacked to get high strength decorative plate by layer by layer. By using ethanol air to shock strong alkaline ion exchange fiber, it can be transformed into a stereoscopic structure and load phosphogypsum powder, and the phosphogypsum is neutralized in depth. The content of soluble impurities in phosphogypsum is reduced, and the final 3D phosphogypsum based decorative plate is obtained. The material is not easy to be powdered, which improves the strength and toughness of printing decorative boards, as well as weatherability and corrosion resistance of products.

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏基3D打印装饰板材及制备方法
本专利技术属于3D打印
，具体涉及一种磷石膏基3D打印装饰板材及制备方法。
技术介绍
3D打印技术又称“快速成形技术”或“增材制造技术”，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。现阶段制约3D打印技术发展的因素主要有两个，打印材料和设备。比起设备的研发，材料的研发难度更大，3D打印技术并不复杂，难在材料。普通打印机的耗材就是墨水和纸张，但3D打印机耗材却主要是胶水和粉末，而且必须经过特殊处理，对材料的固化反应速度等也要去很高，根据化学组成，3D打印材料分为金属材料、陶瓷材料、复合材料和聚合物。目前，世界磷石膏年排放量达2.8亿吨，我国也已超过5000万吨，占工业副产石膏的70%上。磷石膏的产生量将随着高浓度磷复肥产量的提高而大幅度增加。由于磷石膏含有五氧化二磷、氟及游离酸等有害物质，如果任意排放会造成环境污染；设置堆场，不仅占地多、投资大、堆渣费用高，而且对堆场的地质条件要求高，磷石膏长期堆积还会引起地表水及地下水的污染。磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙。磷石膏主要成份为CaSO4·2H2O，此外还含有多种其他杂质。同时，生产过程中，溶液中HPO4-2根取代石膏晶格中部分SO4-2。磷石膏杂质分两大类：不溶性杂质：如石英、未分解的磷灰石、不溶性P2O5、共晶P2O5、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐。可溶性杂质：如水溶性P2O5，溶解度较低的氟化物和硫酸盐。此外，磷石膏中还含砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞及放射性元素。均极其微量，且大多数为不溶性固体，其危害性可忽略不计。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P2O5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不公侵占了土地资源，由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。中国专利技术专利申请号申请号201610853944.2公开了一种3D打印的磷石膏基户外景观材料。公开了一种3D打印的磷石膏基户外景观材料，将70-85份磷石膏、3-8份促凝剂、2-4份水泥、0.01-0.03份氧化石墨烯和0.5-2份纳米二氧化硅混合得复合粉：滚筒推送到建模平台，均匀铺上厚度＜0.075mm的层，同时打印头喷射8-20粘合剂固化复合粉，彩色喷墨打印头将2份颜料有选择喷射在铺好的粉材上，然后建模平台一层层降低，反复这个动作，直达磷石膏基户外景观完成。该专利技术所制备的磷石膏基户外景观材料属于绿色建材，取材广泛，价廉宜得，毒副作用极小，而且通过3D打印制成，无需机械加工或任何模具，28d强度大于20Mpa，软化系数大于0.85，耐水性能好，还具备除臭、抗污、净化空气等功能。中国专利技术专利申请号申请号201610606799.8公开了一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法。公开了一种纳米高强石膏3D打印材料的制备方法，它是在石膏中加入水和晶粒长度控制剂，用球磨机混合后送入水蒸汽相变超细磨得到纳米石膏；或将石膏、水、助晶剂、晶粒长度控制剂加入反应釜中水热反应，将液固分离得到半水石膏，将半水石膏进行粉碎、干燥得到纳米石膏；或将石膏加入蒸压釜，加入水和晶粒长度控制剂水热反应得到半水石膏，将半水石膏进行粉碎、干燥得到纳米石膏；在得到的纳米石膏中加入凝结时间调控剂、表面改性剂、砂浆外加剂、增强剂混合均匀后得到石膏墨水。使用时加入溶剂混合均匀后即可。但是这种方法制备成本较高，操作复杂。磷石膏产品的表面由于磷石膏本身内部的可溶性杂质含量较高，尤其是钠含量较高，导致表面粉化，进而降低了磷石膏产品的强度和韧性，进而导致磷石膏产品的质量较差，产品的耐候性和耐腐蚀性能较差。简单的混合无法解决磷石膏易粉化的问题，打印出来的制品强度较低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种磷石膏基3D打印装饰板材及制备方法，其技术点在于通过流化床将乙醇雾化后高速冲击分散强碱性离子交换纤维，强碱性离子交换纤维吸附乙醇因而膨胀成立体网状结构，喷洒加入磷石膏粉末混合再研磨改性，与胶粘剂混合通过3D打印逐层堆积得到高强度的装饰板材。其显著效果是利用乙醇气流冲击强碱性离子交换纤维，使其转变为立体结构而负载磷石膏粉末，并且对其进行深度中和处理，降低了可溶性杂质含量，不易粉化，提升了打印装饰板材的强度。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，包括以下步骤：a、将乙醇溶液引入流化床，使用压力式雾化喷头将所述乙醇溶液持续高速冲击处于所述流化床中的强碱性离子交换纤维，使得强碱性离子交换纤维充分吸附乙醇而膨胀成立体网状结构；b、向a步骤制备得到的立体网状结构的强碱性离子交换纤维中喷洒磷石膏粉，混合均匀，在研磨机中进行研磨改性；c、向步骤b得到的磷石膏改性离子交换纤维中加入胶黏剂，混合均匀，通过3D打印逐层堆积得到高强度的装饰板材。流化床通常是指将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使颗粒具有流体的某些表观特征，这种流固接触状态称为固体流态化，即流化床。充分流态化的床层表现出类似于液体的性质。本专利技术利用流化床的特性，将乙醇流态化后进行高速冲击分散强碱性离子交换纤维，使强碱性离子交换纤维迅速吸收乙醇发生膨胀，从而转变为立体结构。进一步的，上述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其中a步骤中所述乙醇质量浓度为60～70%。进一步，步骤a中将乙醇溶液引入流化床，乙醇的过量使得强碱性离子交换纤维充分吸附乙醇。进一步，步骤b中，立体网状结构的强碱性离子交换纤维中喷洒磷石膏粉，立体网状结构的强碱性离子交换纤维与磷石膏粉的质量比例为1:2。进一步的，上述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其中a步骤中所述压力式雾化喷头的孔径为0.1～0.5mm。进一步的，上述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其中a步骤中所述压力式雾化喷头的操作压力为10～20MPa，喷雾量为100～300mL/min，喷雾速率为5～15m/s。进一步的，上述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其中a步骤中所述流化床为喷动流化床、振动流化床或转鼓流化床中的至少一种。离子交换纤维是一种正在发展的新型功能材料，近年来得到广泛关注。强碱性离子交换纤维多是以聚烯烃纤维为基体，经接枝、交联、功能化等反应制备，制成的离子交换纤维结构已由现行高分子转化成网状结构。在应用过程中，此种结构要张开，虽然纤维纤度很小，此种网状结构的紧密程度可能影响其性能，如交换容量、交换速率等。本专利技术对强碱性离子交换纤维的型号及结构等没有特殊要求，优选市售型号为强碱型#201、强碱型717、强碱型201*7、AmerliteXE-98、AmerliteIRA-400、Dowex1、Dowex2、LewatitMII中的至少一种。磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙。磷石膏主要成份为：CaSO4·2H2O，此外还含有多种其他杂质。磷石膏一般呈粉状，外观一般是灰白、灰黄、浅绿等色，还含有有机磷、硫氟类化合物，容重0.733～0.88g/cm3，颗粒直径一般为5～15um，其主要成分为二水硫酸钙，其含量一般可达到70～90%左右，其中所含的次要成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将乙醇溶液引入流化床，使用压力式雾化喷头将所述乙醇溶液持续高速冲击处于所述流化床中的强碱性离子交换纤维，使得强碱性离子交换纤维吸附乙醇因而膨胀成立体网状结构；b、向a步骤制备得到的立体网状结构的强碱性离子交换纤维中喷洒磷石膏粉，混合均匀，在研磨机中进行研磨改性；c、向步骤b得到的磷石膏改性离子交换纤维中加入胶黏剂，混合均匀，通过3D打印逐层堆积得到高强度的装饰板材。

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将乙醇溶液引入流化床，使用压力式雾化喷头将所述乙醇溶液持续高速冲击处于所述流化床中的强碱性离子交换纤维，使得强碱性离子交换纤维吸附乙醇因而膨胀成立体网状结构；b、向a步骤制备得到的立体网状结构的强碱性离子交换纤维中喷洒磷石膏粉，混合均匀，在研磨机中进行研磨改性；c、向步骤b得到的磷石膏改性离子交换纤维中加入胶黏剂，混合均匀，通过3D打印逐层堆积得到高强度的装饰板材。2.根据权利要求1所述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其特征在于，a步骤中所述乙醇质量浓度为60～70%。3.根据权利要求1所述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其特征在于，a步骤中所述压力式雾化喷头的孔径为0.1～0.5mm。4.根据权利要求1或3所述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其特征在于，a步骤中所述压力式雾化喷头的操作压力为10～20MPa，喷雾量为100～300mL/min，喷雾速率为5～15m/s。5.根据权利要求1～4任一项所述一种磷石膏基3D打印装饰板材的制备方法，其特征在于，a步骤中所述流化床为喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，昝航，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51