一種3D列印戶外景觀油墨及其製備方法與流程
2023-05-14 02:51:56 1
本發明屬於3D列印材料技術領域，涉及一種3D列印戶外景觀用的石膏材料，本發明還涉及該石膏材料的製備方法和使用方法。
背景技術：
園林景觀以鋼筋混凝土為主要原料添加其它輕骨材料凝合而成。具有色澤、紋理逼真；堅固耐用；免維護；防偷盜等優點，與自然生態環境搭配和諧。它具有兩個屬性，一是自然屬性，作為一個有光、形、色、體的可感因素，一定的空間形態，較為獨立的並易從區域形態背景中分離出來的客體。二是社會屬性，具有一定的社會文化內涵，有觀賞功能，改善環境及使用功能，可以通過其內涵，引發人的情感、意趣、聯想、移情等心理反映，即所謂景觀效應。
在傳統的戶外景觀製造中，防腐木，作為廣泛用途的景觀材料使用範圍很廣，該木材是可防腐、防水、防蟻的木材，是將篩選過的實木通過封閉的壓力防腐罐，用真空力把防腐劑壓入木材內部而製成。
但是，由於結構或工藝的限制，許多優秀設計師的創意靈感只能束之高閣。複雜造型的戶外景觀需要經過大量的鑄造、切割、彎曲和其它工序來製造成小部件，然後進行組裝，因此，複雜造型的戶外景觀的製造成本高，市場化困難。目前常見的也只有亭、臺、閣等簡單造型的景觀，造型單一，表現效果較差，且不盡如人意。且在木材日益短缺的今天，防腐木的生產和使用面臨著巨大的生存挑戰。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種3D列印戶外景觀用石膏材料，解決了目前戶外景觀追作材料單一、造型單一、表現效果較差的問題；解決3D列印戶外景觀材料的問題。
本發明所採用的技術方案是：
一種3D列印戶外景觀油墨，由重量百分比的75～84％的基礎油墨、15～24％砂子、0.2～1.5％的防水劑和0.3～0.7％的丙基纖維素組成。
所述的基礎油墨由重量百分比的以下組份組成，石膏粉：60％～91％，填料：2％～20％，改性劑：4％～18％，促凝劑：0.5％～5％，固化劑：1％～20％，顏料：0.1～0.5％；所述的石膏粉為直火順流煅燒法生產製作的α-半水石膏，其粒徑大小為1μm～150μm，抗壓強度≥25MPa；其生產工藝是：石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑10～20cm的石膏塊，在反應釜中加熱至55℃～60℃，排除產生的冷凝水後通入1.5～3.5MPa的飽和蒸汽，乾燥5～6h，然後排走多餘蒸汽；壓力0.3～0.5MPa，溫度150℃～160℃，乾燥7～8h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；所述的填料為二氧化矽或納米碳化矽中的一種或兩種的混合物；所述的改性劑為聚醋酸乙烯酯、環氧樹脂和有機矽中的一種或任意幾種的混合物；所述的促凝劑為無水乙醇、乙酸乙酯和丙三醇中的一種或任意幾種的混合物；所述的固化劑為二乙烯三胺(DETA)、乙二胺和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)中的一種或任意幾種的混合物；
所述的砂子含泥量≤1.5％，平均粒徑≤0.05mm。
所述的防水劑為聚乙稀醇、石蠟、有機矽類防水劑和滲透結晶防水劑(DPS)中的一種或兩種或多種的混合物。
優選的防水劑為聚乙稀醇、有機矽類防水劑和滲透結晶防水劑(DPS)中的一種或兩種或三種的混合物。
本發明還有關於該3D列印戶外景觀油墨的製備方法：填料預處理：在研磨機中按配方加入固化劑和填料，轉速500～2000r/min，研磨4～12h；在攪拌器中按配方加入促凝劑，預處理填料和改性劑，混合均勻，50～57℃保溫3～6h後，按配方加入石膏粉和顏料，混合均勻，製得基礎油墨；基礎油墨中加入15～24％砂子、0.2～1.5％的防水劑和0.3～0.7％的丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨。
本發明還有關於該3D列印戶外景觀油墨的使用方法：將質量百分比48～55％的3D列印戶外景觀油墨加入到45～52％的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
本發明的有益效果是：
(1)採用超細、高強的α-半水石膏作為主體粉末材料，戶外景觀成品強度高、解析度高、列印誤差小、孔隙率小、表觀質量好。
(2)本發明的3D列印戶外景觀油墨能滿足多種設計要求，應用範圍廣泛。
(3)釋放靈感，解放傳統戶外景觀結構工藝：在傳統的戶外景觀製造過程中，由於結構或工藝的限制，許多優秀設計師的創意靈感只能束之高閣。而3D列印不再需要經過大量的鑄造、切割、彎曲和其它工序來製造成小部件，然後進行組裝。3D印表機是實現複雜戶外景觀造型的技術，不需要再去認識傳統的成百上千個不同戶外景觀的生產結構和工藝流程。由於採用了增材製造方式，與傳統的減材生產方式相比，可以在戶外景觀產品造型、結構方面進行革命性的創新。
(4)本發明的3D列印戶外景觀油墨製作的成品色彩表現豐富，維護簡單，使用壽命長。
(5)本發明的3D列印戶外景觀油墨，無汙染，不使用木材，因此，更環保；且該材料可以回收再加工後重複使用。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本發明的內容作進一步說明，但不用於限定本發明的技術方案。
實施例1
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑10cm的石膏塊，在反應釜中加熱至55℃，排除產生的冷凝水後通入1.5MPa的飽和蒸汽，乾燥6h，然後排走多餘蒸汽；乾燥3小時，壓力0.5MPa，溫度150℃，乾燥8h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入DETA10.0g和納米碳化矽155.0g，轉速500r/min，研磨12h；
在攪拌器中加入無水乙醇50.0g，經過研磨的納米碳化矽和DETA的混合物，環氧樹脂180.0g，混合均勻，50℃保溫6h後，按配方加入600.0g石膏粉，氧化鉻顏料5.0g，混合均勻，即得基礎油墨1000g。
750g基礎油墨中加入平均粒徑為0.05mm的淨砂240g、7g由2g聚乙稀醇、1g石蠟、2g滲透結晶防水劑(DPS)組成的防水劑3g丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
480g的3D列印戶外景觀油墨加入到520g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
實施例2
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑20cm的石膏塊，在反應釜中加熱至60℃，排除產生的冷凝水後通入3.5MPa的飽和蒸汽，乾燥5h，然後排走多餘蒸汽；乾燥2小時，壓力0.3MPa，溫度160℃，乾燥7h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入DETA200.0g和納米碳化矽20.0g，轉速2000r/min，研磨4h；
在攪拌器中加入無水乙醇5.0g，經過研磨的納米碳化矽和DETA的混合物，環氧樹脂40.0g，混合均勻，55℃保溫4.5h後，按配方加入739.0g石膏粉，紅色氧化鐵顏料5.0g，混合均勻，得基礎油墨1000g。
840g基礎油墨中加入平均粒徑為0.04mm的淨砂150g、3g由2g聚乙稀醇和1g滲透結晶防水劑(DPS)組成的防水劑和7g丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
550g的3D列印戶外景觀油墨加入到450g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
實施例3
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑15cm的石膏塊，在反應釜中加熱至57℃，排除產生的冷凝水後通入2.5MPa的飽和蒸汽，乾燥5.5h，然後排走多餘蒸汽；乾燥2.5小時，壓力0.4MPa，溫度155℃，乾燥7.5h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入DETA5.0g和納米碳化矽20.0g，轉速1000r/min，研磨8h；
在攪拌器中加入無水乙醇5.0g，經過研磨的納米碳化矽和DETA的混合物，環氧樹脂40.0g，混合均勻，56℃保溫5h後，按配方加入926.0g石膏粉，偶氮紅顏料4g，混合均勻，即得基礎油墨1000g。
800g基礎油墨中加入平均粒徑為0.03mm的淨砂178g、15g滲透結晶防水劑(DPS)組成的防水劑和7g丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
500g的3D列印戶外景觀油墨加入到500g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
實施例4
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑10cm的石膏塊，在反應釜中加熱至60℃，排除產生的冷凝水後通入3.0MPa的飽和蒸汽，乾燥6h，然後排走多餘蒸汽；乾燥2小時，壓力0.5MPa，溫度150℃，乾燥7h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入DETA100.0g和納米碳化矽200.0g，轉速1250r/min，研磨10h；
在攪拌器中加入無水乙醇25.0g，經過研磨的納米碳化矽和DETA的混合物，環氧樹脂70.0g，混合均勻，57℃保溫3h後，按配方加入602.5g石膏粉，黃色氧化鐵顏料2.5g，混合均勻，得基礎油墨1000g。
760g基礎油墨中加入平均粒徑為0.02mm的淨沙233g、2g聚乙稀醇和5g丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
500g的3D列印戶外景觀油墨加入到500g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
實施例5
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑10cm的石膏塊，在反應釜中加熱至55℃，排除產生的冷凝水後通入1.5MPa的飽和蒸汽，乾燥6h，然後排走多餘蒸汽；乾燥3小時，壓力0.5MPa，溫度150℃，乾燥8h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入DETA10.0g和超細二氧化矽粉155.0g，轉速500r/min，研磨12h；
在攪拌器中加入無水乙醇50.0g，經過研磨的二氧化矽粉和DETA的混合物，丙三醇180.0g，混合均勻，50℃保溫6h後，按配方加入600.0g石膏粉，天津綠顏料5.0g，混合均勻，得基礎油墨1000g。
800g基礎油墨中加入平均粒徑為0.01mm的淨砂143g、50g由15g石蠟、35g滲透結晶防水劑(DPS)組成的防水劑和7g丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
550g的3D列印戶外景觀油墨加入到400g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
實施例6
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑20cm的石膏塊，在反應釜中加熱至60℃，排除產生的冷凝水後通入3.5MPa的飽和蒸汽，乾燥5h，然後排走多餘蒸汽；乾燥2小時，壓力0.3MPa，溫度160℃，乾燥7h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入乙二胺200.0g和納米碳化矽20.0g，轉速2000r/min，研磨4h；
在攪拌器中加入乙酸乙酯5.0g，經過研磨的納米碳化矽和乙二胺的混合物，有機矽40.0g，混合均勻，55℃保溫4.5h後，按配方加入732.5g石膏粉，群青藍顏料2.5g，混合均勻，得基礎油墨1000g。
820g基礎油墨中加入加入平均粒徑為0.01mm的淨砂、40g由15g石蠟、25g滲透結晶防水劑(DPS)組成的防水劑和0.3～0.7％的丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
480g的3D列印戶外景觀油墨加入到520g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。
實施例7
石膏原料經過三級破碎，均化，得到粒徑15cm的石膏塊，在反應釜中加熱至57℃，排除產生的冷凝水後通入2.5MPa的飽和蒸汽，乾燥5.5h，然後排走多餘蒸汽；乾燥2.5小時，壓力0.4MPa，溫度155℃，乾燥7.5h，乾燥後的物料粉磨得石膏粉；
在研磨機中加入3-二乙胺基丙胺(DEAPA)5.0g和超細二氧化矽粉20.0g，轉速1000r/min，研磨8h；
在攪拌器中加入乙酸乙酯5.0g，經過研磨的二氧化矽粉和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)的混合物，聚醋酸乙烯酯40.0g，混合均勻，56℃保溫5h後，按配方加入927.0g石膏粉，孔雀藍顏料3.0g，混合均勻，得基礎油墨1000g。
800g基礎油墨中加入平均粒徑為0.005mm的淨砂150g、45g由9g酒石酸鉀、8g丙烯酸鈉6g六偏磷酸鈉和12g骨膠混合製成的緩凝劑，15g滲透結晶防水劑(DPS)組成的防水劑和5g丙基纖維素，混合均勻，製得3D列印戶外景觀油墨1000g。
540g的3D列印戶外景觀油墨加入到460g的水中，充分攪拌，混合均勻，即可進行3D列印。