[发明专利]一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法

权利要求书

1.一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于，包括以下质量份原料：粉煤灰10-20份，矿渣微粉10-20份，偏高岭土1-5份，锂渣微粉1-5份，硅灰0.5-3份，硅酸盐水泥0-3份，碱性激发剂1-6份，细骨料40-60份，复合固-固相变材料0.1-0.5份，高强纤维0.5-3份，外加剂0.1-1.5份，外加水3-7份。

2.根据权利要求1所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：复合固-固相变材料的制备。将不同分子量的石蜡、聚烯烃、脂肪酸以及多元醇等有机相变材料按一定的质量百分比共混，通过高温熔融、高速搅拌得到多元体系的有机复合相变材料，然后通过原位沉淀包覆、溶胶-凝胶法、插层法、多孔介质吸附法等方式与无机纳米材料进行复合，制备出不同相变温度和相变潜热的无机-有机复合固-固相变材料。

S2：碱性激发剂的配制。将改性水玻璃和氢氧化钠溶液按质量百分比(以Na₂O计)为(3-7)∶(7-3)进行调配，在超声仪中以频率100kHz超声分散5-10min，室温下搅拌、冷却、密封后，均化24h后待用。

S3：多元耦合硅铝质混合粉料的制备。按体系率值(1＜Si/Al＜7)的设计要求，分别称取干燥至恒重的粉煤灰，矿渣微粉，偏高岭土，锂渣微粉，硅灰，硅酸盐水泥进行混合，然后加入搅拌锅中低速搅拌不低于15min。

S4：打印浆体的制备。首先将细骨料、高强纤维依次加入到S3制备的硅铝质混合粉料中混匀，然后缓慢加入S2中配制的碱性激发剂溶液，以转速120rpm搅拌30s，再以转速250rpm搅拌90s得到混合浆体。最后，将S1中制备的复合固-固相变材料、外加剂以及用于调节浆体流动度的外加水配制成悬浮液，采用喷雾的方式加入混合浆体中并继续以转速180rpm搅拌60s，即得到具备良好打印性能的打印浆料。

S5：打印过程。采用口径为8-20mm的圆形打印喷头，设置挤出速度为0.3-1.2m³/h，打印速度为50-100mm/s。将S4中得到的打印浆料泵送至3D打印机的打印喷头，控制机器臂进行逐层打印，并保证从搅拌结束至开始打印的时间不超过20min。

S6：养护制度。将S5打印完成的建筑坯体在20-40℃的温度条件下覆膜养护不低于28d，即可得到具备自调温性能的3D打印无机聚合建筑材料。

3.根据权利要求2所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于：石蜡为不同分子量的工业级固态石蜡；聚烯烃为经化学交联或表面包覆等改性方法制备的粘流温度高于结晶熔点的高相对分子质量聚乙烯；脂肪酸包括葵酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中的一种或多种共混物；多元醇包括季戊四醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟氨基甲烷中的一种或多种共混物。

4.根据权利要求2所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于：无机纳米材料包括纳米CaCO₃、纳米SiO₂、纳米层状膨润土、膨胀石墨的一种。

5.根据权利要求2所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于：改性水玻璃模数为1.0-1.5，固含量为34％；氢氧化钠溶液浓度为10-12mol/L。

6.根据权利要求1所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于：细骨料包括机制砂、河砂或石英砂的一种或多种，最大粒度不大于1.0mm。

7.根据权利要求1所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于：高强纤维包括玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种自调温3D打印无机聚合建筑材料及其制备方法，其特征在于：外加剂包括减水剂0.05-0.8份、消泡剂0.01-0.3份、速凝剂0.001-0.1份、缓凝剂0.001-0.2份、增稠剂0.01-0.3份。