3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料及其制备、使用方法技术

本发明专利技术涉及3D打印建筑材料技术领域，提供了3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，包括芯层和皮层，芯层为玄武岩纤维，皮层为树脂共混物。其能够应用于3D打印建筑材料，且能够增加建筑物强度和使用寿命；还提供了这种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法和使用方法，得到的3D打印材料力学性能好，使用寿命长。使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料及其制备、使用方法


[0001]本专利技术涉及3D打印建筑材料
，具体而言，涉及3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料及其制备、使用方法。

技术介绍

[0002]3D打印技术是指利用3D打印机，采用迭加的增材方式制造产品，又名增材技术。采用迭加成形的方式增加材料来生成3D实体，具有打印过程高度自动化、成形速度快、材料利用率高等优点。水泥基材料是当今社会最为重要的工程材料之一，为人类社会的发展与建设做出了不可估量的贡献。
[0003]将3D打印运用于建筑是一种全新的建筑方式，相比于传统建筑技术，具有高效、节约成本、绿色环保等优势。目前，3D打印水泥基材料的基本配方为普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、河沙、增稠剂、聚羧酸减水剂、氧化石墨烯、纳米SiO2、聚丙烯纤维、改性聚氧化乙烯胶粉、缓凝剂等。
[0004]由于3D打印水泥基材料中的胶凝材料含量高，粗骨料少，因此3D打印制品的收缩程度比常规水泥基材料更为显著，较大的收缩可能会导致3D打印水泥基材料制品的层间脱粘、开裂、产生纵横向裂纹，严重影响3D打印水泥制品和建筑构件的耐久性和服役安全性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料，其能够应用于3D打印建筑材料，且能够增加建筑物强度和使用寿命；
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法，能够制备出具有上述优点的玄武岩纤维粒料；
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的使用方法，将玄武岩纤维粒料应用于3D打印中，能够提高建筑材料的质量。
[0008]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0009]3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，包括芯层和皮层，芯层为玄武岩纤维，皮层为树脂共混物。
[0010]芯层为玄武岩纤维，玄武岩纤维属于无机硅酸盐材料，有耐腐蚀、耐碱、耐盐雾、无毒、不燃等特点，适合用于建筑材料。
[0011]皮层为包含弹性体的树脂共混物，能够保护芯层的玄武岩纤维在受到外力冲击时，不易发生断裂、影响材料的强度。具体的，本专利技术提供的复合纤维粒料含有70％的玄武岩纤维和30％的塑料纤维，相比于其他纤维具有更高的强度和更低的纵横收缩偏差率。
[0012]进一步地，玄武岩纤维为非天然扁平玄武岩纤维。
[0013]非天然扁平玄武岩纤维为扁平结构，能够有效提高复合纤维的可纺性和拉伸性能，提高拉伸强度和耐热性。
[0014]由于水泥基凝固过程中会产生放热现象，圆形纤维在水泥基制品中的随机滑移很
大，使其制品的纵向和横向的收缩率偏差太大，造成水泥基制品或建筑物开裂与形变，而扁平纤维表面粗糙，随机滑移较弱，能降低水泥基制品或建筑物85％的收缩率，有效地提高纤维在水泥基制品中的增韧性和抗裂性能，提高拉伸强度和耐久性，同时增强了皮层与芯层的复合性能，有较强的增韧性和抗冲击弹性，使纤维受到外力冲击时皮层不易破裂，达到保护芯层的目的。
[0015]进一步地，树脂共混物包括尼龙树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、脲醛树脂中的至少两种。
[0016]进一步地，树脂共混物包括以下重量份组分：尼龙树脂20～30份，环氧树脂15～20份，脲醛树脂5～15份。
[0017]其中，尼龙树脂是热塑性树脂，属线型结构，具有韧性好、耐化学品和耐久性好以及良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性，主要改善共混物的耐热性、力学性能、韧性及可塑性；
[0018]环氧树脂及脲醛树脂都是热固性树脂，属网状结构，具有良好的耐化学品性、耐热性及电绝缘性，主要作用是改善共混物固化性。
[0019]进一步地，树脂共混物包括以下重量份组分：尼龙树脂22～28份，环氧树脂17～19份，脲醛树脂8～12份。
[0020]进一步地，扁平玄武岩纤维的单丝宽度为20～30μm，厚度为6～11μm。
[0021]上述3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法，包括以下制备步骤：
[0022]S1：按比例称取树脂，加入到混料机中高速混合，制得共混物；
[0023]S2：将制得的共混物加入到双螺杆挤出机中挤出；
[0024]S3：将非天然扁平玄武岩纤维由牵引机组牵引，经过预热后与S2中挤出的混合料充分浸渍；
[0025]S4：浸渍后的复合材料经水冷、整形、驱水、切粒操作后得到3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料。
[0026]具体的，S1中混料机的转速为500～1500r/min，混合时间10～15min，混合温度60～90℃；S2中，双螺杆挤出机的螺杆转速为220～400r/min，挤出段温度为180～240℃。
[0027]进一步地，非天然扁平玄武岩纤维的制备方法为：
[0028]天然玄武岩矿石经分选、破碎后，进行均质化控制技术处理得到非天然玄武岩矿石原料；
[0029]非天然玄武岩矿石原料投入池窑，熔融后经扁平孔漏板拉丝得到非天然扁平玄武岩纤维。
[0030]进一步地，S3中，浸渍温度为210～270℃。
[0031]本专利技术选择了适宜的浸渍温度，使得玄武岩纤维与树脂共混物充分浸渍，弹性体能够更好地包覆玄武岩纤维，实现对玄武岩纤维的保护效果。
[0032]上述3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料的使用方法，按重量份数记，将32～40份权利要求1～6任一的玄武岩纤维粒料、7～10份添加剂、33～40份水泥和5～10份水混合，作为3D打印建筑材料。
[0033]本专利技术的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0034](1)本专利技术提供的3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料，由树脂热熔包覆玄武岩纤维
制备得到水泥基增材，与其他粗骨料相比，具有更高的强度，纵横收缩偏差率较小；
[0035](2)本专利技术提供的3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料，在静态载荷和动态载荷作用下，水泥基制品的力学性能都有很好的提升效果；
[0036](3)本专利技术提供的3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料，能够减少收缩率，实现增材建筑，不会产出新的建筑垃圾，与传统3D打印建筑相比，本专利技术的玄武岩纤维粒料，提高了建筑建材的质量可靠性和耐久性，还可节约建筑材料60％、缩短工期50％、减少人工35％、降低建筑成本40％以上；
[0037](4)本专利技术提供的3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法，工艺简单，制备得到的玄武岩纤维粒料具有上述优点；
[0038](5)本专利技术提供的3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的使用方法，将本专利技术的玄武岩纤维粒料与水泥搭配使用，制作出适用于3D打印的建筑材料。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，其特征在于，包括芯层和皮层，所述芯层为玄武岩纤维，所述皮层为树脂共混物。2.根据权利要求1所述的3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，其特征在于，所述玄武岩纤维为非天然扁平玄武岩纤维。3.根据权利要求1所述的3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，其特征在于，所述树脂共混物包括尼龙树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、脲醛树脂中的至少两种。4.根据权利要求1所述的3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，其特征在于，所述树脂共混物包括以下重量份组分：尼龙树脂20～30份，环氧树脂15～20份，脲醛树脂5～15份。5.根据权利要求4所述的3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，其特征在于，所述树脂共混物包括以下重量份组分：尼龙树脂22～28份，环氧树脂17～19份，脲醛树脂8～12份。6.根据权利要求2所述的3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，其特征在于，所述扁平玄武岩纤维的单丝宽度为20～30μm，厚度为6～11μm。7.权利要求1～6任一所述3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法，其特征在于，包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘宜清，石钱华，杜洪，张小玲，龙岗，张建，李成均，
申请(专利权)人：四川合联玄武岩纤维科技有限责任公司广安嘉毅玄武岩原料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：