[發(fā)明專利]一種基于仿生結(jié)構(gòu)的控溫、調(diào)濕及空氣凈化3D打印裝飾材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011115735.0
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112194448B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃健;段斌;蔡培根;馬保國;李相國;蹇守衛(wèi);譚洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李艷景

1.一種基于仿生結(jié)構(gòu)的控溫、調(diào)濕及空氣凈化3D打印裝飾材料，其特征在于，所述3D打印裝飾材料為鏤空的仿生結(jié)構(gòu)，包括調(diào)濕材料、控溫材料和空氣凈化材料；其中：

所述鏤空的仿生結(jié)構(gòu)為以仿珊瑚骨骼結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，表面搭配仿鯊魚鱗片的表面互穿結(jié)構(gòu)；

所述調(diào)濕材料為硅藻土改性石膏材料；所述硅藻土改性石膏材料粘度在6-10Pa·s,屈服應(yīng)力為600-1000Pa；所述硅藻土改性石膏材料制備為：首先將硅藻土通過月桂酸、癸酸或硬脂酸改性處理得改性硅藻土，然后與石膏混合得改性石膏，再加入緩凝劑、流變改性劑和觸變改性劑，即得用于3D打印的硅藻土改性石膏材料；所述緩凝劑為蛋白質(zhì)類緩凝劑，所述流變改性劑為羥丙基甲基纖維素，所述觸變改性劑為凹凸棒土；

所述控溫材料為石墨復(fù)合石蠟相變材料；

所述空氣凈化材料為SiO₂負載TiO₂光催化材料；

所述調(diào)濕材料和所述控溫材料通過3D打印得到仿生結(jié)構(gòu)基體材料，所述空氣凈化材料噴涂到所述仿生結(jié)構(gòu)基體材料表面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印裝飾材料，其特征在于，所述石墨復(fù)合石蠟相變材料中，石墨與石蠟質(zhì)量比為10:0.8-1.2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印裝飾材料，其特征在于，SiO₂負載TiO₂光催化材料，比表面積不低于600m²/g。

4.一種權(quán)利要求1-3任一項所述的基于仿生結(jié)構(gòu)的控溫、調(diào)濕及空氣凈化3D打印裝飾材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

1)利用計算機軟件進行仿生結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并轉(zhuǎn)換為3D打印機可以識別的文件，導入到打印機準備打印；

2)將硅藻土改性石膏調(diào)濕材料和石墨復(fù)合石蠟控溫材料，分別裝到3D打印機的料筒，通過螺桿泵加壓輸送裝置控制擠出，然后利用快速切換裝置實現(xiàn)兩種材料的在噴頭處的按需擠出及準確切換，打印得到所述仿生結(jié)構(gòu)基體材料；其中所述螺桿泵加壓輸裝置的螺桿由兩段組成，前半段為阿基米德螺桿，腔室為普通圓柱形腔室，負責材料由輸送管道進入加壓輸送螺桿；后半段為加壓輸送螺桿，螺桿為單選螺桿，腔室為雙螺旋腔室，二者配合在腔室內(nèi)實現(xiàn)對輸送材料的加壓輸送，消除因材料差異而引起的輸送速度及供料穩(wěn)定性差異導致的成型件缺陷；

3)將SiO₂負載TiO₂光催化材料噴涂到成型的仿生結(jié)構(gòu)基體材料表面，即得基于仿生結(jié)構(gòu)的控溫、調(diào)濕及空氣凈化3D打印裝飾材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述3D打印機由總控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)活塞控制料筒出料，氣動馬達控制螺桿泵加壓輸送。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中的快速切換裝置由氣動馬達控制移動的開控盤組成，當材料需要擠出時，小孔轉(zhuǎn)到所需擠出材料輸送管道，使該材料流入噴頭并同時阻止其他材料流入。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，噴頭為雙流道單噴頭，所述噴頭為單組或多噴頭陣列。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述多噴頭陣列固定在一個平臺上，由單個電機控制移動，實現(xiàn)多噴頭同步擠出。