[發明專利]一種氧化鋯增強3D打印陶瓷漿料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710036077.8
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106747429A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王蕾;周田偉;張夢月;包海峰;張靖;蔡子青
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學;廣東智維立體成型科技有限公司
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/634;B33Y70/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明涉及一種氧化鋯增強3D打印陶瓷漿料及其制備方法。

背景技術

氧化鋯陶瓷材料具有高溫強度突出、耐磨性能優越、隔熱性好、密度低和防腐性能佳五大優勢，在眾多性能各異的工程材料中獨樹一幟。但由于陶瓷材料硬度高、韌性差、可加工性差，高精度、復雜陶瓷構件加工難度大，成本高，因此復雜的陶瓷零件多采用膠態成形工藝制造，但是這類工藝需要模具使陶瓷漿料成形，而復雜零件的模具制造周期長、成本高，影響成形精度的工藝因素多，無法滿足單件小批生產和零件原型制造的需求。

隨著3D打印技術的發展，人們開始研究利用3D打印技術來制造具有復雜形狀的陶瓷元件。基于快速成形的陶瓷零件直接制造工藝無需模具，可縮短制造周期，降低制造成本，因此成為陶瓷材料成形研究的熱點。陶瓷光固化技術是將陶瓷粉末加入可光固化的溶液中，通過高速攪拌使陶瓷粉末在溶液中分散均勻，制得高固相含量、低粘度的陶瓷漿料，然后使陶瓷漿料在光固化成型機上直接逐層固化，累加得到陶瓷零件素坯，最后通過干燥、脫脂和燒結等后處理工藝得到陶瓷零件。

發明內容

本發明提出一種氧化鋯增強3D打印陶瓷漿料及其制備方法，制備的3D打印光固化陶瓷漿料具有分散均勻、固含量高、黏度低、強度高的特點，并能通過光固化3D打印機固化成型。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種氧化鋯增強3D打印陶瓷漿料，包括以下質量百分比的原料：

氧化鋯 50％～75％；

光固化樹脂 25％～50％；

其他助劑 0～5％。

優選地，所述氧化鋯的粒徑為20～500nm。

優選地，按重量份計，所述光固化樹脂由低聚物20-50份、活性稀釋劑50-80份、光引發劑1-10份、助劑1-5份組成。

優選地，所述低聚物為環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯中的至少一種。

優選地，所述活性稀釋劑為丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸苯氧基乙酯中的至少一種。

優選地，所述光引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-二甲氨基-2-芐基-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯中的至少一種。

優選地，所述助劑為聚二甲基硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷、烷基改性聚有機硅氧烷、氨基改性聚有機硅氧烷、聚酯基改性聚有機硅氧烷中的至少一種。

優選地，所述其他助劑為有機硅酸酯、有機鈦酸酯偶聯劑中的至少一種。

一種氧化鋯增強3D打印陶瓷漿料的制備方法，包括以下步驟：

(1)用有機硅酸酯、有機鈦酸酯偶聯劑在溶液中對氧化鋯進行表面處理，處理時間8h，溫度45℃；

(2)將低聚物、活性稀釋劑、光引發劑、助劑按比例混合均勻后待用；

(3)按配比稱取原料；

(4)將過濾干燥后的氧化鋯、光固化樹脂置于高混攪拌機中，高速攪拌混合5-10分鐘。

本發明產生的有益效果為：利用光固化3D打印機將陶瓷漿料固化成型，經燒結后得到硬度高、韌性較強、高精度的陶瓷器件，以此節約時間和成本。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

氧化鋯陶瓷粉末改性處理：將稱量好的級配氧化鋯粉末放入一定量的燒杯中，再倒入適量無水乙醇，對其進行超聲處理，超聲時間為2-15分鐘，制得氧化鋯混合溶液待用。再加入質量分數1％左右的有機硅酸酯或有機鈦酸酯偶聯劑中至少一種至氧化鋯溶液中，在45℃左右條件下磁力攪拌6-15小時，最后干燥，得到表面功能化的陶瓷粉末。

制備由氧化鋯粉末與光固化樹脂預混液構成的混合漿料：將上述表面功能化的陶瓷粉末與光固化樹脂預混液按固含量為50％-75％混合攪拌得到分散均勻、固含量高、黏度低的3D打印光固化陶瓷漿料。

性能評價方式及實行標準：