[发明专利]3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料及其制备、使用方法

说明书

本发明涉及3D打印建筑材料技术领域，提供了3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，包括芯层和皮层，芯层为玄武岩纤维，皮层为树脂共混物。其能够应用于3D打印建筑材料，且能够增加建筑物强度和使用寿命；还提供了这种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法和使用方法，得到的3D打印材料力学性能好，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及3D打印建筑材料技术领域，具体而言，涉及3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料及其制备、使用方法。

背景技术

3D打印技术是指利用3D打印机，采用迭加的增材方式制造产品，又名增材技术。采用迭加成形的方式增加材料来生成3D实体，具有打印过程高度自动化、成形速度快、材料利用率高等优点。水泥基材料是当今社会最为重要的工程材料之一，为人类社会的发展与建设做出了不可估量的贡献。

将3D打印运用于建筑是一种全新的建筑方式，相比于传统建筑技术，具有高效、节约成本、绿色环保等优势。目前，3D打印水泥基材料的基本配方为普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、河沙、增稠剂、聚羧酸减水剂、氧化石墨烯、纳米SiO2、聚丙烯纤维、改性聚氧化乙烯胶粉、缓凝剂等。

由于3D打印水泥基材料中的胶凝材料含量高，粗骨料少，因此3D打印制品的收缩程度比常规水泥基材料更为显著，较大的收缩可能会导致3D打印水泥基材料制品的层间脱粘、开裂、产生纵横向裂纹，严重影响3D打印水泥制品和建筑构件的耐久性和服役安全性。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料，其能够应用于3D打印建筑材料，且能够增加建筑物强度和使用寿命；

本发明的第二个目的在于提供一种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的制备方法，能够制备出具有上述优点的玄武岩纤维粒料；

本发明的第三个目的在于提供一种3D打印用水泥基玄武岩纤维粒料的使用方法，将玄武岩纤维粒料应用于3D打印中，能够提高建筑材料的质量。

本发明通过以下技术方案实现：

3D打印用的水泥基玄武岩纤维粒料，包括芯层和皮层，芯层为玄武岩纤维，皮层为树脂共混物。

芯层为玄武岩纤维，玄武岩纤维属于无机硅酸盐材料，有耐腐蚀、耐碱、耐盐雾、无毒、不燃等特点，适合用于建筑材料。

皮层为包含弹性体的树脂共混物，能够保护芯层的玄武岩纤维在受到外力冲击时，不易发生断裂、影响材料的强度。具体的，本发明提供的复合纤维粒料含有70％的玄武岩纤维和30％的塑料纤维，相比于其他纤维具有更高的强度和更低的纵横收缩偏差率。

进一步地，玄武岩纤维为非天然扁平玄武岩纤维。

非天然扁平玄武岩纤维为扁平结构，能够有效提高复合纤维的可纺性和拉伸性能，提高拉伸强度和耐热性。

由于水泥基凝固过程中会产生放热现象，圆形纤维在水泥基制品中的随机滑移很大，使其制品的纵向和横向的收缩率偏差太大，造成水泥基制品或建筑物开裂与形变，而扁平纤维表面粗糙，随机滑移较弱，能降低水泥基制品或建筑物85％的收缩率，有效地提高纤维在水泥基制品中的增韧性和抗裂性能，提高拉伸强度和耐久性，同时增强了皮层与芯层的复合性能，有较强的增韧性和抗冲击弹性，使纤维受到外力冲击时皮层不易破裂，达到保护芯层的目的。

进一步地，树脂共混物包括尼龙树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、脲醛树脂中的至少两种。

进一步地，树脂共混物包括以下重量份组分：尼龙树脂20～30份，环氧树脂15～20份，脲醛树脂5～15份。

其中，尼龙树脂是热塑性树脂，属线型结构，具有韧性好、耐化学品和耐久性好以及良好的耐磨性、自润滑性和耐溶剂性，主要改善共混物的耐热性、力学性能、韧性及可塑性；