[发明专利]一种适用于3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变剂

说明书

本发明公开一种适用于3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变剂，由造纸污泥灰、聚乙烯醇、硅藻土、偏高岭土、聚丙烯酸钠组成。本发明触变剂可以将打印时间延长至30~60 min，并极大的改善了3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变性能、实现了3D打印结构的稳定控制。此外，可以有效调节3D打印水泥基材料的流变性能和凝结硬化速率、降低水泥基材料的孔隙率，改善3D打印水泥基材料的早期力学性能。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用触变剂，尤其涉及一种适用于3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变剂，属于建筑材料技术领域。

背景技术

3D打印技术作为一种绿色、高效的新兴技术，是以数字化、智能化模型为基础，利用材料逐层累加来制造三维实体结构的快速成型技术。3D打印对材料具有较高的要求，例如需要较高的粘度与屈服应力、良好的触变性、快硬性、体积稳定性、高强度等，由于3D打印水泥基材料存在早期强度低和流变性能难于调控等问题，导致3D打印水泥基材料三维实体结构和性能难于实现稳定控制，严重制约了3D打印水泥基材料技术的发展。硫铝酸盐水泥的引入能够很好的改善3D打印浆体的早期力学性能，但是由于其较快的水化凝结速率会导致可打印时间较短且与3D打印结构的匹配较差，在应用上有较大的难度。

针对硫铝酸盐水泥基材料采用3D打印技术制备所存在的问题，目前一般通过加入触变剂的形式来改善其在3D打印过程中的流变性能难于调控、可打印时间较短等问题，同时还具有一定的改善水泥基材料早强性能的作用。触变剂在水泥基材料中能形成絮凝结构，当水泥基材料受到剪切作用时，所形成的絮凝结构被打破，恢复流动性，当剪切作用停止时，水泥基材料中重新形成絮凝结构，流动性降低。因此，触变剂的引入能够使浆体在打印前具备良好的流动性能，而在打印后能够获得较为稳定的3D结构。

专利201810601982 .8公开了一种3D打印混凝土专用触变剂，由无机絮凝剂、有机高分子触变早强剂、稳泡剂组成。该触变剂有较好的触变性，能提高混凝土的早期强度。但是此专利是并不适用于所有水泥，且其早期强度较低、对于可打印时间无法调控。

专利201710417844.X公开了一种无机油墨材料及其制备方法和应用，无机油墨材料以氧化镁、磷酸二氢钾、矿物掺合料为主要原材料，掺入调凝剂、减水剂和触变调节剂，均匀拌合而成。但是此专利是磷酸镁水泥的专用触变剂，不适合于硫铝酸盐水泥，且其对于流变性能无法灵活调控。

专利201610347021.X公开了一种3D打印用干混砂浆材料及其制备方法和应用，该干混砂浆材料由水泥、砂、矿物活性掺和料、粉体减水剂、粘度调节剂、自支撑粘聚功能剂、速凝剂和增强纤维组成。该专利改变了传统水泥材料的流变特征，形状类似面团状，但其速凝组分并不适用于硫铝酸盐水泥基材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变剂，该触变剂吸水率较高，能够明显改善3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变性能，提高水泥基材料的早期强度，延长打印时间，解决了3D打印浆体结构难于控制的难题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于3D打印硫铝酸盐水泥基材料的触变剂，该触变剂由以下重量份的原料组成：造纸污泥灰15~30份、聚乙烯醇5~15份、硅藻土10~30份、偏高岭土10~40份、聚丙烯酸钠5~15份。

优选的，当触变剂的各原料选择下列重量份组分时，性能更佳：造纸污泥灰18份、聚乙烯醇12份、硅藻土15份、偏高岭土15份、聚丙烯酸钠12份。

进一步的，所述的硫铝酸盐水泥基材料是以硫铝酸盐水泥为基础，通过加入超细石英砂、聚羧酸减水剂等制备而成的材料。

进一步的，所述造纸污泥灰是造纸工业副产品造纸污泥的煅烧产物，其主要成分为水化硅酸钙，有的含有无水硫酸钙，因为硫酸钙具有缓凝作用，因此优先选择含有无水硫酸钙的造纸污泥灰。造纸污泥灰的吸水率为10~30%。