[发明专利]用于制造三维结构，具体地制造刹车垫的地质聚合物制剂和相关方法

说明书

本发明题为“用于制造三维结构，具体地制造刹车垫的地质聚合物制剂和相关方法”。用于直接3D打印的地质聚合物和油墨制剂包含地质聚合物制剂；其组分以如下比例存在，以便经历地质聚合反应并且在反应结束时产生固体地质聚合物；并且其中，在其中三维化学键尚未形成的地质聚合反应的至少一部分之前和期间，所述制剂形成可逆凝胶、非牛顿、粘弹性流体；所述制剂根据几何形状通过配备有喷嘴的3D打印工具挤出成股线以便在一个或多个层上形成三维结构；所述挤出优选在疏水性液体诸如油中进行。

技术领域

本发明涉及用于制造三维结构，具体地制造车辆刹车垫或刹车蹄的地质聚合物制剂和相关方法

现有技术

地质聚合物由一类材料组成，所述材料一般由硅铝酸盐粉末与碱性硅酸盐溶液在接近环境温度和湿度条件下进行反应获得。地质聚合物的实验室合成通常要求使用偏高岭土(2Al₂O₃·SiO₂)或由高岭石粘土的热活化获得的煅烧高岭石。用于获得地质聚合物粘结剂的前体反应物还可存在于天然源中，诸如例如火山灰材料如熔岩或粉煤灰中。文献中大多数的现有研究利用废料诸如工业废料或岩石沉积物作为硅铝酸盐的来源来进行。

在1976年，Davidovits提出可使可能具有地质来源的包含铝和硅的单一元素在碱性溶液中在聚合过程中反应。形成的化合物被称为“地质聚合物”(“Solid-PhaseSynthesis of a Mineral Blockpolymer by Low Temperature Polycondensation ofAlumino-Silicate Polymers:Na-poly(sialate)or Na-PS and Characteristics”JosephDAVIDOVITS，IUPAC Symposium on Long-Term Properties of Polymers and PolymericMaterials，Stockholm 1976，Topic III)。这些无机聚合物设置有一定程度地类似于沸石材料的化学组成，但通常为非晶态固体，并且因此不具有结晶结构，同时包含重复单元，诸如例如具有硅-氧化物型(Si-O-Si-O-)、硅-铝酸盐型(-Si-O-Al-O-)、铁-硅酸盐-铝酸盐型(-Fe-O-Si-O-Al-O-)、或铝-磷酸盐型(-Al-O-P-O-)。

产生地质聚合物的化学反应被称为地质聚合，如下按照具有多个步骤的方法进行：

1.由溶液中的氢氧根离子引起材料中的Si和Al原子的溶解；

2.重新取向溶液中的前体离子；

3.通过缩聚反应重组成无机聚合物。

无机聚合物网络通常是高度配位的三维硅铝酸盐结构，具有在三价四面体Al^(III)位上的负电荷，其由碱金属的阳离子平衡。

这些材料目前用作混合物，其用于代替水泥作为建筑材料和用于制造由地质聚合物基质形成的复合材料，其中有序的有机纤维被分散并具有良好的机械和热绝缘特性。此类组合物的材料例如用于构建车辆排气管，但它们本身不获得微观或宏观有序的结构。

另外，由US2011/0217809已知用于制造太阳能电池的油墨，其包含铝和代替多孔玻璃的硅氧烷无机聚合物的纳米颗粒；然而，此类油墨在沉积后，例如使用激光束烧结，以便获得期望的固体组分。因此，其应用限于制造小电极。

发明内容

本发明的目的是提供用于精确地、快速地且以低成本地制造用于各种应用，并且具体地讲适用于制造车辆刹车垫的部分的微观和宏观三维固体结构的配方和方法。

因此，本发明涉及用于制造三维固体结构的制剂和方法，如权利要求所定义的。