一种3D打印户外景观油墨及其制备方法技术领域
本发明属于3D打印材料技术领域，涉及一种3D打印户外景观用的石膏材料，本发
明还涉及该石膏材料的制备方法和使用方法。
背景技术
园林景观以钢筋混凝土为主要原料添加其它轻骨材料凝合而成。具有色泽、纹理
逼真；坚固耐用；免维护；防偷盗等优点，与自然生态环境搭配和谐。它具有两个属性，一是
自然属性，作为一个有光、形、色、体的可感因素，一定的空间形态，较为独立的并易从区域
形态背景中分离出来的客体。二是社会属性，具有一定的社会文化内涵，有观赏功能，改善
环境及使用功能，可以通过其内涵，引发人的情感、意趣、联想、移情等心理反映，即所谓景
观效应。
在传统的户外景观制造中，防腐木，作为广泛用途的景观材料使用范围很广，该木
材是可防腐、防水、防蚁的木材，是将筛选过的实木通过封闭的压力防腐罐，用真空力把防
腐剂压入木材内部而制成。
但是，由于结构或工艺的限制，许多优秀设计师的创意灵感只能束之高阁。复杂造
型的户外景观需要经过大量的铸造、切割、弯曲和其它工序来制造成小部件，然后进行组
装，因此，复杂造型的户外景观的制造成本高，市场化困难。目前常见的也只有亭、台、阁等
简单造型的景观，造型单一，表现效果较差，且不尽如人意。且在木材日益短缺的今天，防腐
木的生产和使用面临着巨大的生存挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D打印户外景观用石膏材料，解决了目前户外景观追作
材料单一、造型单一、表现效果较差的问题；解决3D打印户外景观材料的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种3D打印户外景观油墨，由重量百分比的75～84％的基础油墨、15～24％砂子、
0.2～1.5％的防水剂和0.3～0.7％的丙基纤维素组成。
所述的基础油墨由重量百分比的以下组份组成，石膏粉：60％～91％，填料：2％～
20％，改性剂：4％～18％，促凝剂：0.5％～5％，固化剂：1％～20％，颜料：0.1～0.5％；所述
的石膏粉为直火顺流煅烧法生产制作的α-半水石膏，其粒径大小为1μm～150μm，抗压强度
≥25MPa；其生产工艺是：石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10～20cm的石膏块，在反
应釜中加热至55℃～60℃，排除产生的冷凝水后通入1.5～3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5～6h，
然后排走多余蒸汽；压力0.3～0.5MPa，温度150℃～160℃，干燥7～8h，干燥后的物料粉磨
得石膏粉；所述的填料为二氧化硅或纳米碳化硅中的一种或两种的混合物；所述的改性剂
为聚醋酸乙烯酯、环氧树脂和有机硅中的一种或任意几种的混合物；所述的促凝剂为无水
乙醇、乙酸乙酯和丙三醇中的一种或任意几种的混合物；所述的固化剂为二乙烯三胺
(DETA)、乙二胺和3-二乙胺基丙胺(DEAPA)中的一种或任意几种的混合物；
所述的砂子含泥量≤1.5％，平均粒径≤0.05mm。
所述的防水剂为聚乙稀醇、石蜡、有机硅类防水剂和渗透结晶防水剂(DPS)中的一
种或两种或多种的混合物。
优选的防水剂为聚乙稀醇、有机硅类防水剂和渗透结晶防水剂(DPS)中的一种或
两种或三种的混合物。
本发明还有关于该3D打印户外景观油墨的制备方法：填料预处理：在研磨机中按
配方加入固化剂和填料，转速500～2000r/min，研磨4～12h；在搅拌器中按配方加入促凝
剂，预处理填料和改性剂，混合均匀，50～57℃保温3～6h后，按配方加入石膏粉和颜料，混
合均匀，制得基础油墨；基础油墨中加入15～24％砂子、0.2～1.5％的防水剂和0.3～0.7％
的丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨。
本发明还有关于该3D打印户外景观油墨的使用方法：将质量百分比48～55％的3D
打印户外景观油墨加入到45～52％的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D打印。
本发明的有益效果是：
(1)采用超细、高强的α-半水石膏作为主体粉末材料，户外景观成品强度高、分辨
率高、打印误差小、孔隙率小、表观质量好。
(2)本发明的3D打印户外景观油墨能满足多种设计要求，应用范围广泛。
(3)释放灵感，解放传统户外景观结构工艺：在传统的户外景观制造过程中，由于
结构或工艺的限制，许多优秀设计师的创意灵感只能束之高阁。而3D打印不再需要经过大
量的铸造、切割、弯曲和其它工序来制造成小部件，然后进行组装。3D打印机是实现复杂户
外景观造型的技术，不需要再去认识传统的成百上千个不同户外景观的生产结构和工艺流
程。由于采用了增材制造方式，与传统的减材生产方式相比，可以在户外景观产品造型、结
构方面进行革命性的创新。
(4)本发明的3D打印户外景观油墨制作的成品色彩表现丰富，维护简单，使用寿命
长。
(5)本发明的3D打印户外景观油墨，无污染，不使用木材，因此，更环保；且该材料
可以回收再加工后重复使用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的内容作进一步说明，但不用于限定本发明的技
术方案。
实施例1
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃，
排除产生的冷凝水后通入1.5MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥3小时，压力
0.5MPa，温度150℃，干燥8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA10.0g和纳米碳化硅155.0g，转速500r/min，研磨12h；
在搅拌器中加入无水乙醇50.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树
脂180.0g，混合均匀，50℃保温6h后，按配方加入600.0g石膏粉，氧化铬颜料5.0g，混合均
匀，即得基础油墨1000g。
750g基础油墨中加入平均粒径为0.05mm的净砂240g、7g由2g聚乙稀醇、1g石蜡、2g
渗透结晶防水剂(DPS)组成的防水剂3g丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨
1000g。
480g的3D打印户外景观油墨加入到520g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。
实施例2
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径20cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，
排除产生的冷凝水后通入3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力
0.3MPa，温度160℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA200.0g和纳米碳化硅20.0g，转速2000r/min，研磨4h；
在搅拌器中加入无水乙醇5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树
脂40.0g，混合均匀，55℃保温4.5h后，按配方加入739.0g石膏粉，红色氧化铁颜料5.0g，混
合均匀，得基础油墨1000g。
840g基础油墨中加入平均粒径为0.04mm的净砂150g、3g由2g聚乙稀醇和1g渗透结
晶防水剂(DPS)组成的防水剂和7g丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨1000g。
550g的3D打印户外景观油墨加入到450g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。
实施例3
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径15cm的石膏块，在反应釜中加热至57℃，
排除产生的冷凝水后通入2.5MPa的饱和蒸汽，干燥5.5h，然后排走多余蒸汽；干燥2.5小时，
压力0.4MPa，温度155℃，干燥7.5h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA5.0g和纳米碳化硅20.0g，转速1000r/min，研磨8h；
在搅拌器中加入无水乙醇5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树
脂40.0g，混合均匀，56℃保温5h后，按配方加入926.0g石膏粉，偶氮红颜料4g，混合均匀，即
得基础油墨1000g。
800g基础油墨中加入平均粒径为0.03mm的净砂178g、15g渗透结晶防水剂(DPS)组
成的防水剂和7g丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨1000g。
500g的3D打印户外景观油墨加入到500g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。
实施例4
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，
排除产生的冷凝水后通入3.0MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力
0.5MPa，温度150℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA100.0g和纳米碳化硅200.0g，转速1250r/min，研磨10h；
在搅拌器中加入无水乙醇25.0g，经过研磨的纳米碳化硅和DETA的混合物，环氧树
脂70.0g，混合均匀，57℃保温3h后，按配方加入602.5g石膏粉，黄色氧化铁颜料2.5g，混合
均匀，得基础油墨1000g。
760g基础油墨中加入平均粒径为0.02mm的净沙233g、2g聚乙稀醇和5g丙基纤维
素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨1000g。
500g的3D打印户外景观油墨加入到500g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。
实施例5
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径10cm的石膏块，在反应釜中加热至55℃，
排除产生的冷凝水后通入1.5MPa的饱和蒸汽，干燥6h，然后排走多余蒸汽；干燥3小时，压力
0.5MPa，温度150℃，干燥8h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入DETA10.0g和超细二氧化硅粉155.0g，转速500r/min，研磨12h；
在搅拌器中加入无水乙醇50.0g，经过研磨的二氧化硅粉和DETA的混合物，丙三醇
180.0g，混合均匀，50℃保温6h后，按配方加入600.0g石膏粉，天津绿颜料5.0g，混合均匀，
得基础油墨1000g。
800g基础油墨中加入平均粒径为0.01mm的净砂143g、50g由15g石蜡、35g渗透结晶
防水剂(DPS)组成的防水剂和7g丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨1000g。
550g的3D打印户外景观油墨加入到400g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。
实施例6
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径20cm的石膏块，在反应釜中加热至60℃，
排除产生的冷凝水后通入3.5MPa的饱和蒸汽，干燥5h，然后排走多余蒸汽；干燥2小时，压力
0.3MPa，温度160℃，干燥7h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入乙二胺200.0g和纳米碳化硅20.0g，转速2000r/min，研磨4h；
在搅拌器中加入乙酸乙酯5.0g，经过研磨的纳米碳化硅和乙二胺的混合物，有机
硅40.0g，混合均匀，55℃保温4.5h后，按配方加入732.5g石膏粉，群青蓝颜料2.5g，混合均
匀，得基础油墨1000g。
820g基础油墨中加入加入平均粒径为0.01mm的净砂、40g由15g石蜡、25g渗透结晶
防水剂(DPS)组成的防水剂和0.3～0.7％的丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油
墨1000g。
480g的3D打印户外景观油墨加入到520g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。
实施例7
石膏原料经过三级破碎，均化，得到粒径15cm的石膏块，在反应釜中加热至57℃，
排除产生的冷凝水后通入2.5MPa的饱和蒸汽，干燥5.5h，然后排走多余蒸汽；干燥2.5小时，
压力0.4MPa，温度155℃，干燥7.5h，干燥后的物料粉磨得石膏粉；
在研磨机中加入3-二乙胺基丙胺(DEAPA)5.0g和超细二氧化硅粉20.0g，转速
1000r/min，研磨8h；
在搅拌器中加入乙酸乙酯5.0g，经过研磨的二氧化硅粉和3-二乙胺基丙胺
(DEAPA)的混合物，聚醋酸乙烯酯40.0g，混合均匀，56℃保温5h后，按配方加入927.0g石膏
粉，孔雀蓝颜料3.0g，混合均匀，得基础油墨1000g。
800g基础油墨中加入平均粒径为0.005mm的净砂150g、45g由9g酒石酸钾、8g丙烯
酸钠6g六偏磷酸钠和12g骨胶混合制成的缓凝剂，15g渗透结晶防水剂(DPS)组成的防水剂
和5g丙基纤维素，混合均匀，制得3D打印户外景观油墨1000g。
540g的3D打印户外景观油墨加入到460g的水中，充分搅拌，混合均匀，即可进行3D
打印。