[发明专利]一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法

说明书

本发明属于工业固废再利用技术领域，具体涉及一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1‑6份、聚羧酸类表面活性2‑5份、半水石膏63‑68份、聚苯颗粒21‑45份、粘结剂9‑17份、储能导热剂4‑10份，本发明制作的地暖模块是一种预制模块，具有良好的保温性能和导热传热性能、轻质，方便安装，以磷石膏为主料，大大消耗了工业固废，具有高阻燃性、不变形、高抗压的特点。

技术领域

本发明属于工业固废再利用技术领域，具体涉及一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法。

背景技术

磷石膏作为固体废渣，如若大量堆存，不仅占用土地资源，而且长期风雨腐蚀，会造成土壤、水体污染，因此，磷石膏的利用备受关注；近年来，石膏因其具有水化速率慢、水化放热小、强度高、结构致密等优点，广泛应用于医疗应用、轻工业、食品行业等高附加值领域。

研究显示，半水石膏具有较细的颗粒粒径，密实度较高，有利于粉体打印工艺铺粉均匀，石膏材料与水泥材料相比，水化转变时间较短，若能够精确控制其水化过程，更易实现建筑材料在3D打印技术的应用；天然石膏材料因其自身白度较高，是建筑材料中唯一能够进行全色彩打印的材料，但是以下原因也制约了石膏在3D打印技术中的应用：1.与传统一次成型方式不同，分层成型时会由于成型间隔时间、成型厚度等的差异造成成型界面出现应力集中、界面缺陷，进而影响打印成型体的力学性能和耐久性；2.打印工艺要求在浆体材料在挤出瞬间要尽可能快的水化硬化成型，以保证打印成型体体积稳定性，而石膏膏状体由于水分的存在，不断进行水化反应，塑性粘度值在逐渐增加，易导致膏体阻塞打印管道和打印喷头。同时，目前还没有出现利用3D打印技术制作石膏基地暖模块的研究，考虑到地暖模块对于耐温、传热等性能的要求，这无疑增加了石膏基地暖模块在3D打印技术中的应用难度。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种3D打印石膏基地暖模块及其制作方法。

具体通过以下方案实现的：

本发明提供了一种3D打印石膏基地暖模块，其原料按重量份数计包括以下成分：光催化剂1-6份、聚羧酸类表面活性2-5份、半水石膏63-68份、聚苯颗粒21-45份、粘结剂9-17份、储能导热剂4-10份。

所述光催化剂为稀土铒复合氧化锌。

所述光催化剂，其制备方法为：将Er₂O₃粉末溶解在质量浓度20-30％的柠檬酸溶液中，于50-60℃加热搅拌，直至溶液呈黏稠状时，加入氧化锌后，放入超声仪中超声分散30min，将得到的分散液放到电热干燥箱内加热干燥，并将其研磨成粉末状；所述柠檬酸与Er²⁺的摩尔比为(0.2-0.5):10。

本发明的光催化剂具有吸光和转化光作用，能够催化凝胶材料快速固化，尤其催化石膏水化硬化速率，同时还能具有吸波作用，通过吸收电磁波，能够激发粘结剂的粘结性能，进而提高粉末的吸附能力和固化稳定性。

所述聚羧酸类表面活性剂，其支链为聚氧乙烯基醚，主链为聚羧酸，分子量为30000-80000；酸醚的摩尔比为5-16。

本发明利用聚羧酸类表面活性剂，能够保证料浆具有高流态特性，以便于快速填充缝隙，有利于提高打印的连续性，同时该表面活性能够吸附在石膏颗粒表面，有助于防止石膏颗粒和聚苯颗粒自身团聚同时改善石膏颗粒与聚苯颗粒的界面结合能力。

所述粘结剂为由以下原料制成：玉米淀粉6-9份、氯化镁3-7份、油酸钠1-2份。

所述储能导热剂由月桂酸、硬脂酸熔融共混形成的共晶混合物。

所述储能导热剂中月桂酸、硬脂酸的质量比(0.7-1.4):1。