[發明專利]3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811373329.7
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109437824B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 馬國偉;趙亞楠;劉雄飛;張宇曉;王里
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34;C04B18/02;B33Y70/00;B33Y10/00;B28B1/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 付長杰

本發明為3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法，該制備方法利用納米SiO₂與硅藻土燒制成吸波集料并改性磷酸鎂水泥，制成適用于3D打印的具有吸波與保溫等多功能型磷酸鹽水泥基復合材料。將該復合材料用于3D打印中，通過智能化、靈活化、無模化和精確化的3D打印技術將其打印成預設計結構，達到對混凝土結構電磁波吸收防護和增強保溫的多重效果，工藝工序簡便、易操作，混凝土結構的電磁防護效果和保溫效果明顯提高，穩定性好，擁有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于新型建筑材料技術領域，具體涉及一種3D打印多功能型MPC(磷酸鎂水泥)水泥基復合材料的制備方法。

背景技術

目前關于混凝土結構電磁防護的技術和研究較多，電磁防護涂料因其成本低、工藝簡便、適用性強、無需特殊設備等優點得到最廣泛的應用，在建筑結構表層涂抹一層涂料即可達到電磁防護效果。3D打印技術因其無模化、智能化、靈活化和快速化等特點得到廣泛的應用。將3D打印技術和電磁防護技術結合起來，可以有效的凈化電磁污染環境，建立綠色電磁生態平衡。

然而，傳統電磁防護材料，包括：電磁吸波材料和電磁屏蔽材料(例如環氧基類的電磁防護涂料)和施工工藝：包括人工施工和和噴涂工藝，雖然能夠達到一定的電磁防護要求，但從工藝和耐久性方面考慮，還存在一些問題，具體如下：

1)電磁防護材料穩定性差：常用的電磁屏蔽材料多為涂抹式環氧基類電磁防護涂料，是將電磁防護材料涂抹于建筑結構的表層，使得電磁波在防護涂層表面達到反射無法進入到結構內部，從而達到電磁防護的效果。但其易受環境溫度、濕度的變化和使用方式的不同造成使用壽命低、易脫落、易開裂、環境友好性差等問題，嚴重降低了其電磁防護性能。而對于常用的電磁吸波材料的研究，多集中于普通硅酸鹽水泥基類電磁防護材料，其粘接性較差，無法粘接既有結構的表層，無法達到快速修補電磁防護的效果。

2)電磁防護效果差：傳統施工工藝為人工攪拌并涂抹電磁防護材料，無法保證所有材料組成和涂抹工藝的均勻性，因此無法保證電磁防護層的厚度和材質均勻性，容易造成局部電磁防護失效。而且傳統人工涂抹和噴涂工藝制造電磁防護結構施工步驟繁瑣，施工水平要求高，施工質量難以保證，也降低了電磁防護效果。此外，人工涂抹防護涂層表層無法做出紋理狀(例如“S型”、“X型”和條狀型等結構)的表層結構，這也大大降低了電磁波的吸收效率。

3)強度和韌性低：常用水泥基電磁防護材料多為電阻型、電介質型吸波集料改性水泥基材料，功能性單一，強度和韌性低，外力作用下易造成防護層破壞。例如，石墨改性水泥基材料，因為石墨的添加降低了混凝土的工作性能以及強度指標，因此降低了其結構性能；鐵氧體改性水泥基材料，其功能型單一，僅有電磁防護性能，無法保證材料的強度和韌性性能。

發明內容

本發明的目的是解決上述技術問題，提供一種3D打印多功能型MPC水泥基復合材料的制備方法及使用方法。該制備方法利用納米SiO₂與硅藻土燒制成吸波集料并改性磷酸鎂水泥，制成適用于3D打印的具有吸波與保溫等多功能型磷酸鹽水泥基復合材料。該使用方法將該復合材料用于3D打印中，通過智能化、靈活化、無模化和精確化的3D打印技術將其打印成預設計結構，達到對混凝土結構電磁波吸收防護和增強保溫的多重效果，工藝工序簡便、易操作，混凝土結構的電磁防護效果和保溫效果明顯提高，穩定性好，擁有較好的應用前景。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種3D打印多功能型MPC(磷酸鎂水泥)水泥基復合材料的制備方法，該方法包括下述步驟：

第一步，原料準備：