[发明专利]基于3D打印透明树脂的无机胶凝材料透光砌块及制备方法

说明书

基于3D打印透明树脂的无机胶凝材料透光砌块及制备方法，其特征在于，由3D打印的树脂光导体和低收缩或无收缩的自密实无机胶凝材料组成。光导体体积占比为5%‑30%，材质为高透光率的树脂，为无色或彩色透明，光导体导光方向截面形状可为圆形、方形、多边形等，单块光导体形状可以是图形、图案、文字、字母、数字等，单块透光砌块的视觉效果可以是独立的，也可以作为一部分与其他透光砌块组成一个整体的视觉效果。3D打印树脂光导体无需模具，工艺简单，树脂用量少，基体采用低收缩或无收缩的自密实无机胶凝材料，无需振捣，有效减少了孔隙率和成型过程中光导体的偏移和变形。基于3D打印的无机胶凝材料透光砌块可广泛用于装饰、建材、艺术等领域。

技术领域

本发明属于3D打印、建筑材料、装饰材料技术领域，更具体的说是涉及一种基于3D打印透明树脂的无机胶凝材料透光砌块及制备方法。

背景技术

2003 年，匈牙利建筑师 Aron Losonczi 率先发明透光混凝土 ，其采用平铺法使大量光纤贯穿混凝土块，利用光纤的传导能力使得混凝土材料有了一定的透光性能。后续国内也对掺加光纤的透光混凝土做了大量的研究和改进，开发出了原位浇注法、模具定位法、纺织法、静电分散法、机械排纤法等,虽然一定程度上提高了光纤排布的效率，但还是存在一些光纤无法有效排布，造成浪费，成本也没有明显的降低，所以急需一种新工艺或者新材料改变这种情况。

2010年，意大利水泥集团以一类特殊树脂作为导光材料制备出的一种透光混凝土，取名为 i.light。透光混凝土目前在匈牙利、比利时、法国、德国、美国、日本等国家有所应用，主要应用在一些艺术作品、歌剧院、博物馆等场所。

透光混凝土目前主要面对两个问题，一是透光材料的开发；二是如何改进透光混凝土制备方法，实现机械化，提高生产效率，降低成本。

针对于透光混凝土制备方法的改进，国内一般有两种，先植法和后植法，目前大多研究倾向于先植法。 但是两种方法无论从操作流程还是制备方法分析，都存在模具成本过高、操作繁琐、材料浪费等，都没有直接有效地解决树脂块制备效率低下的问题，无法大规模推广和应用。

3D打印技术是一种计算机辅助制造技术，可以按照预先设计的数字模型文件，在没有专业性工具的基础上生成实体，不受模具的限制，可打印出各种复杂形状的光导体，也可以根据需要在同一光导体上打印不同的颜色的树脂，是一种快速成型技术，具有成本低、加工周期短、劳动力投入少等特点，为透光混凝土光导体的制备提供了新的思路，在建筑行业有巨大的应用潜力。

低收缩或者无收缩的自密实无机胶凝材料具有硬化速度快，强度高，流动性好，收缩小，耐腐蚀性好等特点，作为透光砌块的基体材料，不仅强度高，而且尺寸的精确性易于控制，一定程度上的提高了施工效率，有利于降低生产成本。

发明内容

针对现有存在的上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种基于3D打印透明树脂的无机胶凝材料透光砌块的制备方法，解决现有透光混凝土中光导体生产工艺在成型精度控制、生产效率和成本上的不足。

本发明的第二个目的是提供一种基于3D打印透明树脂的无机胶凝材料透光砌块，解决混凝土本身不能导光和透光的问题，起到了透光、装饰效果。

本发明为实现两个目的采用如下技术方案：基于3D打印透明树脂的无机胶凝材料透光砌块及制备方法，包括如下步骤：

S1：根据所要打印的透明光导体的具体要求，选择适宜的成型方式和打印材料，包括丝状线材的选择性熔覆（FDM）,光敏树脂的选择性固化（SLA）,粉末材料的选择性烧结（SLS）等；

S2：根据预先设计的三维空间模型打印透明光导体；

S3：界面改性，利用界面改性剂在3D打印透明树脂光导体表面均匀涂裹一层界面改性剂，静置一段时间；