阅读说明：本技术 一种基于高强度α半水石膏3D打印材料的制备方法 (Preparation method of high-strength α semi-hydrated gypsum based 3D printing material ) 是由 瞿广飞 潘科衡 李恒 李军燕 宁平 孙楝凯 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于高强度α半水石膏3D打印材料的制备方法,属于3D打印成型技术领域；该方法将普通石膏破碎后与复合转晶剂及水充分混合后放入压蒸釜内,在120℃~130℃、0.16MPa~0.17MPa下蒸养4~5h后制得α半水石膏,然后在常压、120℃~130℃下烘干2~3h,之后送入球磨机中球磨10min后,再送入3D打印机料槽中与水、促凝剂混合均匀,得到α半水石膏流体打印材料；利用α半水石膏作为打印材料,能大幅度的提高石膏制品的强度、耐磨性及耐水性,增加3D打印技术的应用领域。(The invention discloses a preparation method of a high-strength α semi-hydrated gypsum based 3D printing material, which belongs to the technical field of 3D printing forming, wherein common gypsum is crushed, fully mixed with a composite crystal modifier and water, placed in a pressure steaming kettle, steamed and cured at 120-130 ℃ and 0.16-0.17 MPa for 4-5 hours to prepare α semi-hydrated gypsum, dried at normal pressure and 120-130 ℃ for 2-3 hours, sent into a ball mill for ball milling for 10min, sent into a 3D printer trough, uniformly mixed with water and a coagulant to obtain a α semi-hydrated gypsum fluid printing material, and α semi-hydrated gypsum is used as a printing material, so that the strength, wear resistance and water resistance of a gypsum product can be greatly improved, and the application field of a 3D printing technology is increased.)

一种基于高强度α半水石膏3D打印材料的制备方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种基于高强度α半水石膏3D打印材料的制备方法。

背景技术

3D打印技术是快速成型领域里的一项新兴技术，是一种基于数字文件并在计算机的控制下利用固化材料或加入粘结剂，通过逐层打印的方式逐层累加来构建物体的技术。目前，3D打印技术经过几年的发展，技术已经趋于成熟，但其中用于打印的材料尚存在很多在实际应用中的问题，常见的打印材料诸如金属粉末、有机高分子材料、无机凝胶材料等。

其中无机凝胶材料的石膏复合型胶凝材料都是以β半水石膏（建筑石膏）或是复合胶凝材料为基础的，其强度、耐水性等性能较差。而石膏的另一种形态，α半水石膏虽然与β半水石膏同为菱形结晶，但两者物理性能不同，主要由其晶体结构上的差异所决定的，β半水石膏属单斜晶系，生成的晶形不佳，呈松散聚集的片状、细鳞片状晶；α半水石膏属六方晶系，结晶良好、坚实。与β半水石膏相比，α半水石膏制品具有高强、高硬、耐磨性好、轮廓清晰度高、仿真性强等特点。目前石膏基的3D打印技术多是以普通石膏粉末直接为基底，不仅固化时间不可控制，而且成品强度低，在很大程度上限制了制品的应用范围。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种基于高强度α半水石膏3D打印材料的制备方法，该方法是将普通石膏破碎后与一定比例的复合转晶剂及一定量的水充分混合后放入压蒸釜内，在一定条件下蒸养4~5h后制得α半水石膏，然后在常压、120℃~130℃下烘干2~3h，之后送入球磨机中球磨10min后,再进入3D打印机料槽，与一定比例的水和促凝剂混合均匀得到α半水石膏快速流体打印材料。

所述复合转晶剂为柠檬酸钠和硫酸铝按质量比1-3.3:1-4.6的比例混合制得，复合转晶剂的用量为普通石膏质量的0.04%~0.08%。

所述水与普通石膏混合时，添加量为普通石膏质量的30%~35%。

所述水与α半水石膏混合时，添加量为α半水石膏质量的43%~48%。

所述促凝剂为氯化钠与硫酸钠的混合物，质量比为1-2:1-2，促凝剂用量为α半水石膏质量的1%~3%。

本发明的有益效果在于：

（1）直接以高强α半水石膏为打印材料，石膏成品的抗折强度可达6MPa，抗压强度则能达到25MPa，并且耐磨耐水浸，能满足大多数条件下的使用。

（2）通过改变促凝剂的加入量能改变石膏的凝结时间从而能相应的调整3D打印成品的精度。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1 ：

将普通石膏破碎后与复合转晶剂、水充分混合后放入压蒸釜内，其中复合转晶剂为柠檬酸钠和硫酸铝按质量比3.1:1.4的比例混合制得，复合转晶剂的用量为普通石膏质量的0.04%，水的添加量为普通石膏质量的30%；在125℃、0.16MPa条件下蒸养4h后，制得α半水石膏，然后保持内部温度不变在常压下烘干3h，之后送入球磨机中球磨10min后，再进入3D打印机料槽，在料槽内α半水石膏、促凝剂和水充分混合均匀，得到α半水石膏快速流体打印材料，其中促凝剂为氯化钠与硫酸钠的混合物，质量比为2:1，促凝剂用量为α半水石膏质量的2%，水的添加量为α半水石膏质量的45%。石膏成品的力学性能的测试参照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》的标准进行测定，其抗折强度为5.9MPa，抗压强度为21.4MPa。

实施例2 ：

将普通石膏破碎后与复合转晶剂、水充分混合后放入压蒸釜内，其中复合转晶剂为柠檬酸钠和硫酸铝按质量比1.4:2.1的比例混合制得，复合转晶剂的用量为普通石膏质量的0.06%，水的添加量为普通石膏质量的35%；在130℃、0.17MPa条件下蒸养5h后，制得α半水石膏，然后保持内部温度不变在常压下烘干2h，之后送入球磨机中球磨10min后，再进入3D打印机料槽，在料槽内α半水石膏、促凝剂和水充分混合均匀，得到α半水石膏快速流体打印材料，其中促凝剂为氯化钠与硫酸钠的混合物，质量比为1.5:1，促凝剂用量为α半水石膏质量的3%，水的添加量为α半水石膏质量的48%。石膏成品的力学性能的测试参照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》的标准进行测定，其抗折强度为6.6MPa，抗压强度为25.4MPa。

实施例3 ：

将普通石膏破碎后与复合转晶剂、水充分混合后放入压蒸釜内，其中复合转晶剂为柠檬酸钠和硫酸铝按质量比2.5:4.2的比例混合制得，复合转晶剂的用量为普通石膏质量的0.06%，水的添加量为普通石膏质量的35%；在130℃、0.17MPa条件下蒸养5h后，制得α半水石膏，然后保持内部温度不变在常压下烘干2h，之后送入球磨机中球磨10min后，再进入3D打印机料槽，在料槽内α半水石膏、促凝剂和水充分混合均匀，得到α半水石膏快速流体打印材料，其中促凝剂为氯化钠与硫酸钠的混合物，质量比为2:1，促凝剂用量为α半水石膏质量的3%，水的添加量为α半水石膏质量的48%。石膏成品的力学性能的测试参照GB/T 17669.3-1999《建筑石膏力学性能的测定》的标准进行测定，其抗折强度为6.3MPa，抗压强度为23.1MPa。

以上描述了本发明的基本原理。凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，应属本发明权利要求的涵盖范围。