一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法技术

本发明专利技术属于工业固废再利用技术领域，具体涉及一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1‑6份、聚羧酸类表面活性2‑5份、半水石膏63‑68份、聚苯颗粒21‑45份、粘结剂9‑17份、储能导热剂4‑10份，本发明专利技术制作的地暖模块是一种预制模块，具有良好的保温性能和导热传热性能、轻质，方便安装，以磷石膏为主料，大大消耗了工业固废，具有高阻燃性、不变形、高抗压的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法
本专利技术属于工业固废再利用
，具体涉及一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法。
技术介绍
磷石膏作为固体废渣，如若大量堆存，不仅占用土地资源，而且长期风雨腐蚀，会造成土壤、水体污染，因此，磷石膏的利用备受关注；近年来，石膏因其具有水化速率慢、水化放热小、强度高、结构致密等优点，广泛应用于医疗应用、轻工业、食品行业等高附加值领域。研究显示，半水石膏具有较细的颗粒粒径，密实度较高，有利于粉体打印工艺铺粉均匀，石膏材料与水泥材料相比，水化转变时间较短，若能够精确控制其水化过程，更易实现建筑材料在3D打印技术的应用；天然石膏材料因其自身白度较高，是建筑材料中唯一能够进行全色彩打印的材料，但是以下原因也制约了石膏在3D打印技术中的应用：1.与传统一次成型方式不同，分层成型时会由于成型间隔时间、成型厚度等的差异造成成型界面出现应力集中、界面缺陷，进而影响打印成型体的力学性能和耐久性；2.打印工艺要求在浆体材料在挤出瞬间要尽可能快的水化硬化成型，以保证打印成型体体积稳定性，而石膏膏状体由于水分的存在，不断进行水化反应，塑性粘度值在逐渐增加，易导致膏体阻塞打印管道和打印喷头。同时，目前还没有出现利用3D打印技术制作石膏基地暖模块的研究，考虑到地暖模块对于耐温、传热等性能的要求，这无疑增加了石膏基地暖模块在3D打印技术中的应用难度。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法。具体通过以下方案实现的：>本专利技术提供了一种3D打印石膏基地暖模块，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1-6份、聚羧酸类表面活性2-5份、半水石膏63-68份、聚苯颗粒21-45份、粘结剂9-17份、储能导热剂4-10份。所述光催化剂为稀土铒复合氧化锌。所述光催化剂，其制备方法为：将Er2O3粉末溶解在质量浓度20-30％的柠檬酸溶液中，于50-60℃加热搅拌，直至溶液呈黏稠状时，加入氧化锌后，放入超声仪中超声分散30min，将得到的分散液放到电热干燥箱内加热干燥，并将其研磨成粉末状；所述柠檬酸与Er2+的摩尔比为(0.2-0.5):10。本专利技术的光催化剂具有吸光和转化光作用，能够催化凝胶材料快速固化，尤其催化石膏水化硬化速率，同时还能具有吸波作用，通过吸收电磁波，能够激发粘结剂的粘结性能，进而提高粉末的吸附能力和固化稳定性。所述聚羧酸类表面活性剂，其支链为聚氧乙烯基醚，主链为聚羧酸，分子量为30000-80000；酸醚的摩尔比为5-16。本专利技术利用聚羧酸类表面活性剂，能够保证料浆具有高流态特性，以便于快速填充缝隙，有利于提高打印的连续性，同时该表面活性能够吸附在石膏颗粒表面，有助于防止石膏颗粒和聚苯颗粒自身团聚同时改善石膏颗粒与聚苯颗粒的界面结合能力。所述粘结剂为由以下原料制成：玉米淀粉6-9份、氯化镁3-7份、油酸钠1-2份。所述储能导热剂由月桂酸、硬脂酸熔融共混形成的共晶混合物。所述储能导热剂中月桂酸、硬脂酸的质量比(0.7-1.4):1。本专利技术利用聚苯颗粒和半水石膏不仅具有保温作用，还具有阻止热量扩散的作用；本申请的储能导热剂，具有优异的传热特性；本专利技术的粘结剂不仅能提高聚苯颗粒与石膏的结合能力，提高第一层和第二层的结合能力，还能够减小料浆中打印机管道内壁的摩擦力，进而有利于延长管道内壁的的使用寿命，使得管道内壁的寿命能延长至75％左右，同时，本申请中粘结剂因含有无机粘结剂，其粘度低，不易堵塞喷头。本专利技术利用光催化剂、聚羧酸类表面活性、半水石膏、聚苯颗粒、粘结剂、储能导热剂制成石膏基地暖模块，该材料在常温下长时间缓凝并具有高流态、抗沉降性能。本专利技术提供了一种3D打印石膏基地暖模块的制作方法，包括如下步骤：1)建立产品的三维模型，并对模型进行分层切片处理，再建立3D打印程序并设定相关参数；(2)根据建立的3D打印程序，将石膏基地暖模块第一层料浆送入与打印喷头连通的进料体系中，将石膏基地暖模块第二层料浆送入与打印料斗连通的进料体系中进行逐层打印，得到模型胚体；所述石膏基地暖模块第一层料浆和第二层料浆均是取1/2原料混合后与水配制成粘度为0.3-0.5Pa·s；(3)将所述模型胚体进行微波烘烤，得地暖模块。所述步骤(1)中设定的相关参数包括打印层厚、打印速度、储料罐的温度和压力、输料管道的温度。进一步地优选，所述打印层厚为15-20mm；所述打印速度为100-120mm/s；所述储料罐的温度为50-60℃；所述储料罐的压力为0.01-0.1MPa；所述输料管道的温度为50-60℃。所述原料混合，其步骤为：①取粘结剂在温度为50-60℃条件下动态搅拌4-8min，备用；②取半水石膏，向其中依次加入聚羧酸类表面活性剂、聚苯颗粒混合均匀后，以1-3℃/min速率升温至65-75℃，并保温混合3-5min，冷却至室温，研磨至过200目筛；③将步骤①的粘结剂、步骤②所得物、光催化剂与储能导热剂混合均匀，即可。所述微波烘烤的功率为300-500W。本专利技术将粘结剂和在50-60℃条件下动态搅拌，使得部分玉米淀粉发生糊化，进而提高了原料中的增稠组分，保证了石膏浆体的高流动性，另一方面也能够使浆体在流动过程中保持稳定性，避免由于浆体离析出现沉降、滞留等现象。本专利技术向半水石膏中依次加入聚羧酸类表面活性剂、聚苯颗粒混合均匀，使得半水石膏与聚苯颗粒之间形成良好的结合界面，同时配合温度处理，能够提高聚羧酸类表面活性剂在半水石膏、聚苯颗粒表面的附着率；本专利技术利用3D打印和微波烘烤技术，即能够吸收激光又能够吸收电磁波，使得物料发生变化，进而实现了快速成型，并且避免了煅烧所造成的环境污染以及能源消耗。为了满足打印要求，本专利技术优选输料管道和储料罐的温度均为50-60℃，当输料管道和储料罐的温度低于50℃时，料浆的流动性不好，在输料管道中不能顺利流出，当输料管道和储料罐的温度高于60℃时，料浆膨胀率高，难以堆积。由于本专利技术采用了以上技术方案，具有以下有益效果：本专利技术制作的地暖模块是一种预制模块，具有良好的保温性能和导热传热性能、轻质，方便安装，以磷石膏为主料，大大消耗了工业固废，具有高阻燃性、不变形、高抗压的特点；本专利技术的地暖模块采用月桂酸、硬脂酸作为储能导热材料，使石膏基地暖模块导热快，散热稳定，能够快速的将导热管的热量稳定向上传递，提高了热能利用率，节能更高效；本专利技术的地暖模块吸水率低(5％以下)，力学性能优。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，但本专利技术并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本专利技术权利要求所要求保护的范围。实施例1本实施例提供了一种3D打印石膏基地暖模块，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1份、聚羧酸类表面活性2份、半水石膏63份、聚苯颗粒21份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1-6份、聚羧酸类表面活性2-5份、半水石膏63-68份、聚苯颗粒21-45份、粘结剂9-17份、储能导热剂4-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1-6份、聚羧酸类表面活性2-5份、半水石膏63-68份、聚苯颗粒21-45份、粘结剂9-17份、储能导热剂4-10份。


2.如权利要求1所述3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，所述光催化剂为稀土铒复合氧化锌。


3.如权利要求1所述3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，所述光催化剂，其制备方法为：将Er2O3粉末溶解在质量浓度20-30％的柠檬酸溶液中，于50-60℃加热搅拌，直至溶液呈黏稠状时，加入氧化锌后，放入超声仪中超声分散30min，将得到的分散液放到电热干燥箱内加热干燥，并将其研磨成粉末状；所述柠檬酸与Er2+的摩尔比为(0.2-0.5):10。


4.如权利要求1所述3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，所述聚羧酸类表面活性剂，其支链为聚氧乙烯基醚，主链为聚羧酸，分子量为30000-80000；酸醚的摩尔比为5-16。


5.如权利要求1所述3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，所述粘结剂为由以下原料制成：玉米淀粉6-9份、氯化镁3-7份、油酸钠1-2份。


6.如权利要求1所述3D打印石膏基地暖模块，其特征在于，所述储能导热剂由月桂酸、硬脂酸熔融共混形成的共晶混合物。


7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维相，杨步雷，赵先明，韦明志，姚孟林，杨永彬，刘小成，张启卫，彭步平，安光文，徐韦洪，李贵汶，朱国飞，王琴，何珍，张燕，施辉朝，米林，徐虎，罗进峰，崔俊新，陈剑，杨淑芬，
申请(专利权)人：贵州开磷磷石膏综合利用有限公司，贵州开磷质量检测中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52