[發明專利]用于3D光固化成型打印的陶瓷材料及陶瓷制件的制備方法

在審

• 申請號: 201811275979.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109400177A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 曾慶豐;趙小龍
• 申請（專利權）人: 西安點云生物科技有限公司
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/14;C04B35/10;C04B35/447;B33Y70/00;B33Y80/00;B33Y10/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 汪海艷

本發明涉及一種用于3D光固化成型打印的陶瓷材料及陶瓷制件的制備方法，陶瓷材料包括陶瓷粉體：30?70vol％，光敏樹脂預混液：30?70vol％；光敏樹脂預混液包括：37?50wt％低聚物、30?60wt％活性稀釋劑、0.1?5wt％光引發劑、1?5wt％分散劑、0.1?0.6wt％紫外線阻斷劑、0?0.05wt％阻聚劑、1?4wt％消泡劑、0.5?2.35wt％防沉劑及0.3?3wt％流平劑。并在脫脂和燒結后處理工序中，采用特定的參數，使燒結件能達到良好的燒結致密度和力學性能。本發明中通過優化光固化陶瓷樹脂的組成和配比，選用優秀的分散劑組合及其用量使陶瓷粉體在樹脂中分散得更好，解決了現有的光固化陶瓷樹脂流動性差、成型精度低，最終制備的陶瓷制品易出現裂紋或變形等問題。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料制備領域，尤其涉及用于3D光固化成型打印的陶瓷材料、光固化陶瓷樹脂、光固化陶瓷樹脂的制備方法及陶瓷制件的制備方法。

背景技術

陶瓷材料是指用天然或合成化合物經過成型和高溫燒結制成的一類無機非金屬材料。它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點。可用作結構材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，如優異的力學特性、熱特性、電特性、化學特性、光學特性，因此又可作為功能材料。

古代陶器的成型方法有模制、泥條盤筑、捏塑法等。大致工藝為：成型—干燥—施釉—燒成。

近代成型方法主要有干壓成型、半干壓成型、可塑成型、注漿成型、等靜壓法。等靜壓法為新興的陶瓷生產工藝，其生產的陶瓷工件經燒結成型后，具有強度大、密度均勻、可加工性良好的特點，但無法制造復雜及具有內部結構的陶瓷制品，需要模具等限制了陶瓷的制備。

而近年來興起的3D打印制造陶瓷制品的工藝則不需要模具，可以制備復雜及具有內部結構的陶瓷制品。其原理如下：

配制光固化陶瓷樹脂，將其通過3D打印方式成型為陶瓷生坯，然后經過高溫脫脂燒結處理得到強度大、密度均勻、致密性高且具有良好力學性能的陶瓷制品。

光固化陶瓷樹脂的制備是將大量的陶瓷粉體通過特殊的工藝添加進光敏樹脂中，另外加入一些化學助劑形成具有粘度低、陶瓷固體含量高、流動性能好、可光固化成型的光固化陶瓷樹脂。

如：專利CN105566860A中，選用氧化物、碳化物、氮化物、碳酸鹽、磷酸鹽等作為陶瓷粉體，并利用表面活性劑對其進行改性；選用丙烯酸樹脂或者環氧樹脂為樹脂預聚體，丙烯酸酯單體為稀釋劑，添加光引發劑制備得到陶瓷樹脂懸浮液，選用波長范圍為300-450nm的SLA成型或者DLP成型方式進行光固化成型，得到陶瓷生坯；最后對陶瓷生坯進行預排樹脂和燒結，得到陶瓷成品。

但上述光固化陶瓷樹脂的粘度過高，流動性差；打印速度慢，成型精度不高；陶瓷含量不高，導致最終陶瓷制品收縮率高，易出現裂紋或變形。

發明內容

為了解決現有的光固化陶瓷樹脂流動性差、成型精度低，最終制備的陶瓷制品易出現裂紋或變形等問題，本發明提供一種用于3D光固化成型打印的陶瓷材料及其制備方法。

本發明中將陶瓷粉體分散到光敏樹脂預混液體系中，制備得到具有高固相含量和低粘度的光固化陶瓷樹脂，然后在光固化成型機上逐層固化成型，得到陶瓷生坯，最后通過干燥、脫脂和燒結等后處理得到陶瓷制件。

本發明的技術解決方案是提供一種用于3D光固化成型打印的陶瓷材料，其特殊之處在于，按體積百分比計，包括以下組分：

陶瓷粉體：30-70vol％，光敏樹脂預混液：30-70vol％；

上述光敏樹脂預混液包括：37-50wt％低聚物、30-60wt％活性稀釋劑、0.1-5wt％光引發劑、1-5wt％分散劑、0.1-0.6wt％紫外線阻斷劑、0-0.05wt％阻聚劑、1-4wt％消泡劑、0.5-2.35wt％防沉劑及0.3-3wt％流平劑。