[發(fā)明專利]一種低孔隙率3D打印陶瓷制品及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810037271.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN109467387A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王欣雨;李博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州創(chuàng)屹機(jī)電科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B33/13
• 分類號(hào): C04B33/13;C04B41/86;C03C8/00;B28B1/00;B28B11/24
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明涉及3D打印陶瓷制品，公開了一種低孔隙率3D打印陶瓷制品及其制備方法。該陶瓷制品陶瓷坯體和陶瓷釉面組成，坯體的漿料配方采用兩種光固化體系，通過(guò)二步光固化法進(jìn)行固化，所得陶瓷制品孔隙率較低，孔隙分布均勻，陶瓷生坯上釉后，可形成釉面形態(tài)可控的陶瓷制品。該制備方法操作簡(jiǎn)單，成本較低，制備效率高，有效降低了時(shí)間成本和人力成本，所得產(chǎn)品陶瓷顆粒分散均勻、表面光潔度好，提高了陶瓷產(chǎn)品的可靠性，是一種適于實(shí)際生產(chǎn)3D打印陶瓷制品的制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印陶瓷制品，尤其涉及一種低孔隙率3D打印陶瓷制品及其制備方法。

背景技術(shù)

陶瓷制品，有著悠久且成熟的傳統(tǒng)制備工藝，新的3D打印成型技術(shù)的出現(xiàn)使得陶瓷生產(chǎn)和制造緊跟著科技的發(fā)展而創(chuàng)新，給陶瓷的制備提供了一種新的成型思路，使得制備過(guò)程由原來(lái)的減材制作變成了增材制作，改變了陶瓷生產(chǎn)制備需要模具和機(jī)加工等切削設(shè)備來(lái)生產(chǎn)的傳統(tǒng)成型工藝。

申請(qǐng)?zhí)枮?01610749393.5的中國(guó)專利公開了一種直接成型3D陶瓷打印用粘土泥料及其制備方法和應(yīng)用，該泥料按質(zhì)量比組成為：陶瓷骨料粉體∶瓜爾豆膠粉體∶分散劑∶增稠劑∶去離子水＝180～185∶0 .4～0 .6∶1 .0～1 .5∶0 .2～0 .6∶40～70。粘土泥料固含量高、剪稀性能良好，適宜于直接成型法3D打印陶瓷器件的制備，于室溫條件下在3D打印過(guò)程中即可逐漸干燥、固化，從而獲得既定的結(jié)構(gòu)而不會(huì)塌陷，打印精度高，能夠很好地滿足3D打印直接成型的需求。但是在后續(xù)燒結(jié)過(guò)程中，由于采用了瓜爾豆膠粉體，在高溫下瓜爾豆膠會(huì)溶解或碳化，在陶瓷內(nèi)部形成大量孔隙，影響陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510590675.0的中國(guó)專利公開了一種光固化成型的高致密陶瓷的制備方法，通過(guò)優(yōu)化漿料的組分及配比，采用液態(tài)干燥方式干燥，采用真空/氣氛保護(hù)排膠與空氣排膠的二步脫脂法進(jìn)行排膠，陶瓷相對(duì)密度在90%以上，但是該方法采用大量溶劑和一步光固化，雖然排膠徹底，相對(duì)密度高，但是光固化過(guò)程中固化樹脂收縮率較高，難以避免會(huì)導(dǎo)致陶瓷內(nèi)部出現(xiàn)梯度密度，影響后續(xù)上釉和燒結(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種低孔隙率3D打印陶瓷制品及其制備方法，通過(guò)優(yōu)化漿料配方，采用二步光固化法進(jìn)行固化，所得陶瓷制品孔隙率較低，孔隙分布均勻可調(diào)。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：該陶瓷制品陶瓷坯體和陶瓷釉面組成；其中陶瓷坯體由以下組分及重量份組成：木岱瓷土30-40份、高嶺土10-20份、氧化鋁19-23份、氧化鋯13-17份、乙烯基酯樹脂7-9份、酚醛環(huán)氧樹脂3-5份、TPO0.2-0.4份、二苯基碘鎓鹽0.1-0.2份、分散劑2-3份、消泡劑0.2-0.5份；陶瓷釉面由以下組分及重量份組成：黏土18-20份，長(zhǎng)石20-25份，碳酸鋇4-6份，碳酸鋰8-10份，石英6-8份。

作為優(yōu)選，所述分散劑為乙烯基化合物。

光固化樹脂的黏度一般較大，加入乙烯基化合物一方面能夠降低漿料黏度，幫助不同成分混溶，另一方面能夠調(diào)節(jié)固化速率，不會(huì)導(dǎo)致成型件局部密度差異。

作為優(yōu)選，所述消泡劑為GPES型消泡劑。

GPES型消泡劑兩端是疏水鏈，中間隔有親水鏈的嵌段共聚物，這種結(jié)構(gòu)的分子易于平臥狀聚集在氣液界面，因而表面活性強(qiáng)，消泡效率高，適用于泥漿類體系消泡。

該陶瓷制品的制備方法為：

1）將乙烯基酯樹脂、酚醛環(huán)氧樹脂、TPO、二苯基碘鎓鹽、分散劑和消泡劑按配方混合攪拌成均勻溶液，再按配方加入木岱瓷土、高嶺土、氧化鋁、氧化鋯，機(jī)械攪拌，制成漿料；按配方將黏土，長(zhǎng)石，碳酸鋇，碳酸鋰，石英混合均勻，制成陶瓷釉；

2）將漿料裝入3D打印機(jī)進(jìn)行打印，采用高壓汞燈對(duì)材料進(jìn)行第一次光固化，第一次固化結(jié)束5-10min后，采用低壓汞燈對(duì)材料進(jìn)行第二次光固化，得到陶瓷生坯；