[發(fā)明專利]一種高觸變性3D打印水泥基材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011153369.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN112125618B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘆令超;陳明旭;徐嘉賓;趙丕琪;黃永波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/06
• 分類號(hào): C04B28/06;C01B32/05;C01B32/16;C01B32/198;B33Y70/10;B33Y10/00;C04B14/02;B33Y80/00
• 代理公司: 濟(jì)南光啟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37292
• 代理人: 張瑜

1.一種高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，按重量份計(jì)，其原料包括組分：復(fù)合膠凝材料65~100份；石英砂20~40份；多孔碳材料0.1~0.4份；膨脹珍珠巖1.0~3.0份；增稠劑0.5~1.5份；減水劑0.4~1.2份；

所述復(fù)合膠凝材料為硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥；所述減水劑包括萘系、脂肪族、聚羧酸系中的任意一種；

所述膨脹珍珠巖粒度為3~50μm；所述石英砂粒度級(jí)配包括5~60μm、80~200μm、500~1000μm三個(gè)梯度；所述增稠劑為包含羥丙基甲基纖維素和納米粘土的混合物；所述三個(gè)梯度的石英砂的質(zhì)量比依次序?yàn)?~2:1:1；所述羥丙基甲基纖維素和納米粘土的質(zhì)量比為2:1~2；

所述硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥的質(zhì)量比為3:1~2；

所述多孔碳材料的制備方法包括如下步驟：

（1）將植物生物質(zhì)材料干燥后粉碎，然后用酸液浸泡生物質(zhì)材料，完成后洗滌生物質(zhì)，將洗滌后的生物質(zhì)材料干燥，得到預(yù)處理生物質(zhì)材料，備用；

（2）將所述預(yù)處理生物質(zhì)材料與造紙白泥混合均勻后制成固態(tài)混合物，備用；

（3）將步驟（2）得到的固態(tài)混合物煅燒，煅燒后的生物質(zhì)碳材料在加熱條件下用氫氟酸溶液處理，完成后在常溫下用酸液繼續(xù)浸泡多孔碳，然后洗滌、干燥，得到生物質(zhì)多孔碳材料；

步驟（3）中，所述制成多孔碳的方法為：將預(yù)處理生物質(zhì)與造紙白泥混合均勻后在非氧氣氣氛中煅燒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高觸變性3D打印水泥基材料，所述減水劑的減水率為15~40%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，所述多孔碳材料的制備原料為植物生物質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，所述植物生物質(zhì)為生物質(zhì)秸稈。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，還包括液體組分水。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，所述水的添加量為30~50重量份。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，所述水的添加量為35~45重量份。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，步驟（1）中，所述植物生物質(zhì)的干燥條件為：在50~65℃之間干燥8~14小時(shí)；

或者，步驟（1）中，所述洗滌后的生物質(zhì)干燥條件為：在55~70℃之間干燥5~7小時(shí)；

或者，步驟（2）中，所述預(yù)處理生物質(zhì)材料與造紙白泥的混合比例為5:1~2。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，所述煅燒溫度為700~800℃，時(shí)間為1~2.5小時(shí)，非氧氣氣氛為氮?dú)狻?/p>

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高觸變性3D打印水泥基材料，其特征在于，步驟（3）中，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量濃度為5~20%；

或者，步驟（3）中，所述加熱采用水浴加熱，時(shí)間為20~35分鐘；

或者，步驟（1）、（3）中，所述酸液包括稀鹽酸溶液或稀硫酸溶液中的任意一種，浸泡時(shí)間為25~40分鐘；

或者，步驟（1）、（3）中，采用去離子水沖洗所述酸液浸泡后的生物質(zhì)材料。

11.權(quán)利要求1~10任一項(xiàng)所述的高觸變性3D打印水泥基材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將所述復(fù)合膠凝材料、石英砂混合均勻，得到固態(tài)混合物，備用；

將所述生物質(zhì)多孔碳材料置于水中進(jìn)行超聲分散后加入減水劑，得到液態(tài)混合物，備用；

在所述固態(tài)混合物中依次加入所述液態(tài)混合物、增稠劑、膨脹珍珠巖，攪拌均勻，即得高觸變性3D打印水泥基材料。