[發(fā)明專利]光固化樹脂基陶瓷復(fù)合材料及陶瓷胚體脫脂方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711473400.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN108218440B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉威;何奕;勞石英;陸盈池
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳長(zhǎng)朗智能科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/634
• 分類號(hào): C04B35/634;C04B35/638;C04B35/10;C04B35/48;C04B35/581;C04B35/565;C04B35/505;C04B35/04;C04B35/14;C04B35/057;C04B35/453;C04B35/447;B33Y70/10
• 代理公司: 北京市中聯(lián)創(chuàng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11364
• 代理人: 王影

本發(fā)明公開了一種光固化樹脂基陶瓷復(fù)合材料及陶瓷胚體的脫脂方法。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)樹脂體系，使得能夠在保持體系反應(yīng)活性的同時(shí)，提高陶瓷漿料體系透射深度，減少成型尺寸誤差；同時(shí)使得陶瓷胚體層間結(jié)合力及其與打印平臺(tái)之間粘結(jié)力增加，減少陶瓷胚體與平臺(tái)的脫離和陶瓷胚體表面的裂紋。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷材料制備領(lǐng)域，更具體地涉及用于增材成型的光固化樹脂基陶瓷復(fù)合材料及由其制備的陶瓷胚體的脫脂方法。

背景技術(shù)

增材制造(也稱為“3D打印”)是一種用數(shù)字文件生成三維物體的制造過程。在3D打印的過程中，一層層的材料被逐次疊加起來，直到形成最終的物體形態(tài)。每一層可以看作這個(gè)物體的一個(gè)很薄的橫截面，而每層的厚度則決定了打印的精度，層的厚度越小，打印的精度越高，打印出來的實(shí)體與數(shù)字模型本身越接近。

增材成型的精度及效率與增材材料有著非常密切的關(guān)系，增材材料是增材制造領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。其中，陶瓷材料對(duì)于各種結(jié)構(gòu)和建筑應(yīng)用均具有優(yōu)異的性能，諸如良好的耐熱性、彈性、塑性、拉伸強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度及剪切強(qiáng)度等，3D打印陶瓷能省去傳統(tǒng)手工塑型制模的整個(gè)過程，以更高的精度完成傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)無法實(shí)現(xiàn)的三維結(jié)構(gòu)，具有成型速度快，可打印復(fù)雜部件及個(gè)性化產(chǎn)品成本低等優(yōu)點(diǎn)，且性能穩(wěn)定，具有無菌等特點(diǎn)，可用于制備光線連接器用的陶瓷插針、電子陶瓷器件、多空陶瓷過濾件、陶瓷牙齒等尺寸小、形狀復(fù)雜、精度高的產(chǎn)品，因此，增材成型用陶瓷材料目前成為一個(gè)重要的增材開發(fā)方向。例如，在CN201610398978.7號(hào)中國發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種三維打印復(fù)合材料，其中指出在光固化樹脂中添加陶瓷粉末形成的復(fù)合材料，可以借助光固化成型(SLA)或者數(shù)字化光處理(DLP)打印出表面直接具有陶瓷光澤和質(zhì)感的物體。

CN201510590675號(hào)中國發(fā)明專利申請(qǐng)中對(duì)陶瓷漿料的組分進(jìn)行了改進(jìn)，提供了一種在漿料的固體含量低于40vol％時(shí)仍然能夠用于制造高致密陶瓷的方法。CN201710035091號(hào)中國發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種用于光固化的陶瓷漿料的制備方法，其中提出將25-85vol％的陶瓷粉體分散到15-75vol％的光敏樹脂預(yù)混液體系中來獲得具有高固相含量和低粘度的陶瓷漿料，從而解決由于固含量不高導(dǎo)致最終陶瓷制品收縮率高而引起的裂紋或變形等問題。US2015/0111176A1公開了一種樹脂復(fù)合材料及其使用方法，其中從兩種引發(fā)劑和吸收劑的最大吸收波長(zhǎng)方面對(duì)材料組分進(jìn)行了改進(jìn)。

然而，現(xiàn)有的增材成型用光固化陶瓷復(fù)合材料中通常要求加入45-65vol％的陶瓷粉體材料。高含量的無機(jī)惰性粉體材料，使得陶瓷漿料體系粘度較大，文獻(xiàn)資料表明，適合DLP 3D打印成型的陶瓷漿料體系的粘度應(yīng)＜3Pa.S。本發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，陶瓷漿料體系粘度超過1Pa.S時(shí)，打印平臺(tái)和陶瓷胚體與料槽離型膜的粘結(jié)力過大，出現(xiàn)陶瓷胚體與打印平臺(tái)頻繁脫離的現(xiàn)象；發(fā)明人經(jīng)研究還發(fā)現(xiàn)，高惰性粉體含量的陶瓷復(fù)合材料固化后各組分收縮不均勻，復(fù)合材料固化后存在較大的應(yīng)力，進(jìn)而引起復(fù)合材料固化后內(nèi)部黏結(jié)力下降，且層間應(yīng)力的存在使得陶瓷胚體表面出現(xiàn)裂紋。同時(shí)，陶瓷粉體的加入大大減弱了有機(jī)粘結(jié)劑與打印平臺(tái)的粘結(jié)力，粘結(jié)力下降也是導(dǎo)致打印成型過程中頻繁出現(xiàn)陶瓷胚體與打印平臺(tái)的脫離的重要原因，造成打印失敗。此外，在現(xiàn)有的增材成型用光固化陶瓷復(fù)合材料中，陶瓷粉體與樹脂粘結(jié)劑之間的折射率差異導(dǎo)致的光散射，也是導(dǎo)致陶瓷漿料增材成型過程中精度產(chǎn)生偏差的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容