[發明專利]一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710464920.2
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107216154A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 汪傳生;胡紀全;晁宇琦;王虎子;蔡寧;邊慧光;李紹明;周健波
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C04B35/626
• 分類號: C04B35/626;C04B35/634;C04B35/48;C04B35/10;C04B35/565;B28B1/00;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 白瑩,于正河

技術領域：

本發明涉及陶瓷制品3D打印混合物料技術領域，具體涉及一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制備方法，提供一種支持陶瓷3D打印的混合物料及其制備方法。

背景技術：

通常，2D打印是在一張紙上(一個平面上)完成的打印方式，而3D打印是完成一個立體模型的打印方式，3D打印通俗來講就是利用高溫將材料融化成液態，通過打印頭擠出后固化，最后在立體空間上排列形成立體實物，3D打印是一種不依靠激光作為成型能源，而將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加熱熔化進而堆積成型的方法，簡稱FDM；線材是流淌在FDM 3D打印機體內的血液，3D打印成品是線材熱熔后的分層疊加的，基于FDM成型技術的線材種類較多，常見的為ABS、PLA、尼龍、木質，甚至食物等；隨著時間的推移，3D打印成品增多以及3D打印技術的進步，耗材商以及3D打印機制造商不斷開拓可用作3D打印的線材，可用作3D打印的材料不斷推陳出新，有些是在原有線材中加入各種配料，制作出的線材具備新的屬性，有些則是開發出的新材質的線材。

中國專利201710174975.X公開了一種基于薯類淀粉的3D打印材料的制備方法，該材料由薯類淀粉、蛋白、水、黃油經混料、糊化、揉制、3D打印成型；其中，各組分的重量百分比為：薯類淀粉23～61％，黃油4～12％，蛋白0.5～8％，水26.4～65％，其作為3D打印機原料，可打印任何造型的食材或模型、道具、沙盤等，打印物也可以繼續蒸煮、烘焙、煎炸等加工。目前，國內外在氧化鋁和氧化鋯等陶瓷材料3D打印技術方面還是一片空白，由于氧化鋁和氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強度和高耐磨性，優異的隔熱性能，熱膨脹系數接近于鋼等優點，非常適用于結構陶瓷領域。因此，研發一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制備方法，很有科學和應用價性，也具有良好的社會和應用前景。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制備方法，提供一種支持陶瓷3D打印的混合物料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明涉及的用于陶瓷3D打印的混合物料的組分包括質量份數為85-93的陶瓷粉末和質量份數為7-15的粘接劑；其中粘接劑由PW(石蠟)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、POM(聚甲醛)、SA(硬脂酸)、PLA(聚乳酸)和PC(聚碳酸酯)分別按照質量百分比為20-30％、10-20％、15-20％、15-20％、2-5％、15-25％和5-10％混合構成。

本發明涉及的用于陶瓷3D打印的混合物料制備方法的工藝過程包括制備混合粉末、輥壓、混煉、二次混煉、粉碎和制備混合物料共六個步驟：

(1)制備混合粉末：在溫度為60-70℃的條件下將設定質量的PW融化，將融化后的PW與設定質量份數的陶瓷粉末混合攪拌均勻，得到PW與陶瓷粉末的混合粉末，完成混合粉末的制備；

(2)輥壓：將電加熱開煉機輥的溫度升至250-270℃，將PC均分為兩份，加入一份PC過輥，輥壓均勻，完成輥壓；

(3)混煉：將電加熱開煉機輥的溫度降至170-200℃，加入PP、POM、PLA和另一份PC過輥，將混合粉末均分為兩份，然后加入一份混合粉末混煉均勻，最后再加入另一份混合粉末進行混煉，混煉均勻，完成混煉；

(4)二次混煉：將電加熱開煉機輥的溫度降至60-80℃，加入PE和SA反復過輥8-10次直到混煉均勻，得到陶瓷混合物，完成二次混煉；

(5)粉碎：將陶瓷混合物通過粉碎機進行粉碎，再通過擠出機擠出后進行二次粉碎，得到大小均勻的顆粒狀陶瓷混合物，完成陶瓷混合物的粉碎；

(6)制備混合物料：將顆粒狀陶瓷混合物放置在溫度為45-55℃的干燥箱中干燥8-15h，完成混合物料的制備。

本發明涉及的陶瓷粉末包括氧化鋯陶瓷粉末、碳化硅陶瓷粉末和氧化鋁陶瓷粉末。

本發明涉及的用于陶瓷3D打印的混合物料打印陶瓷制品通過桌面級復合材料3D打印裝置實現陶瓷制品的3D打印成型的目的，其工藝過程包括制備原料、打印坯體、溶劑脫脂和制備成品共四個步驟：

(1)制備原料：將設定質量份數的陶瓷粉末和粘接劑混合制備得到用于陶瓷坯體3D打印用的混合物料顆粒，完成原料的制備；