[发明专利]一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3D打印基材及其制备方法

权利要求书

1.一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3D打印基材，其特征在于：所述的水泥基3D打印基材按照质量份数包括表面改性碳纤维10~70份、水泥500~1500份、细骨料0~2000份、矿物掺合料50~500份和化学外加剂10~50份；所述的水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，所述的表面改性碳纤维以普通碳纤维为纤维基体，表面生长有一层厚度＜1000nm的、能够与硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥反应的纳米二氧化硅；所述水泥基3D打印基材的电阻率在20000欧姆·厘米以上。

2.根据权利要求1所述的一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3D打印基材，其特征在于：所述的化学外加剂为（1）速凝剂与减水剂；（2）速凝剂、减水剂与超早强剂；或（3）速凝剂、减水剂、超早强剂及引气剂的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3D打印基材，其特征在于：所述的矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣的一种或几种。

4.一种权利要求1~3任一权利要求所述的表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3D打印基材的制备方法，其特征在于：所述的方法具体步骤如下：

步骤一：纳米二氧化硅改性剂的制备：取等体积的乙醇和水作为溶剂，称取溶剂质量分数1%的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵加入，溶剂质量分数8~14%的正硅酸乙酯加入，即得到纳米二氧化硅改性剂；

步骤二：碳纤维的表面改性：将碳纤维浸渍于纳米二氧化硅改性剂中，碳纤维与纳米二氧化硅改性剂的体积比为0.05~0.5，将混合溶液超声30~60min，超声功率为10kHz~60kHz，边超声边滴加氨水至pH=8~9，60~90℃水浴反应3~10 h，陈化1~7天后取出，经乙醇洗涤，在惰性气体保护下105℃烘干1~2 h并干燥保存；

步骤三：3D打印基材：将经过表面改性的碳纤维和水泥、化学外加剂、矿物掺合料混合分散均匀，再加入细骨料、搅拌均匀，即得到表面改性碳纤维增强高阻抗高抗拉强度水泥基3D打印基材。