[發(fā)明專(zhuān)利]一種LCD光固化3D打印陶瓷材料的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910669056.9
• 申請(qǐng)日: 2019-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110229006A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜秋;高子行;施嘉婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海幻嘉信息科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/622
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/622;C04B35/634;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種LCD光固化3D打印陶瓷材料的方法，其中包括如下步驟：(1)陶瓷微分、納米陶瓷泥、水性納米陶瓷樹(shù)脂三者中的至少一種與環(huán)氧樹(shù)脂聚合物、丙烯酸酯聚合物中至少一種，以1:1?4:1的質(zhì)量比，通過(guò)電磁攪拌器或者超聲波技術(shù)進(jìn)行混合形成光固化陶瓷流體；(2)通過(guò)LCD光固化3D打印技術(shù)得到陶瓷坯體；(3)經(jīng)過(guò)燒結(jié)得到陶瓷成品。本發(fā)明能夠提供流動(dòng)性強(qiáng)、混合結(jié)構(gòu)均勻并且陶瓷粉末不易沉淀的陶瓷器具。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及技術(shù)領(lǐng)域?yàn)樵霾闹圃祛I(lǐng)域，特別涉及一種LCD光固化3D打印陶瓷材料的方法。

背景技術(shù)

陶瓷是天然黏土以及各種天然礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)粉碎混煉煅制而成，主要原料是取之于自然界的粘土、石英等硅酸鹽礦物。它具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)。可用作結(jié)構(gòu)材料、工程材料。但是由于陶瓷的高硬度以及易脆等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的加工工藝效率低下，特別是復(fù)雜的陶瓷結(jié)構(gòu)件更是制約了傳統(tǒng)加工工藝的發(fā)展。

基于增材制造領(lǐng)域的陶瓷制備件成了必然。目前現(xiàn)有的陶瓷增材制造主要有以下幾種方式：

FDM：是一種熔融堆積成型技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)層與層之間的完全粘結(jié)，但是精度低，速度慢；

SLS：激光燒結(jié)，能夠制備復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，缺點(diǎn)是速度慢，精度低；

SLA：立體光刻技術(shù)，精度相對(duì)較高；

DLP：采用DMD芯片的數(shù)字光處理技術(shù)，成型速度快，精度高，但尺寸小難以打印大尺寸結(jié)構(gòu)件，并且DMD芯片受廠商限制。

LCD：LCD光固化是一種可替代DLP，并且成本低廉的光固化3d打印技術(shù)，其精度和DLP不相上下，速度快，每分鐘最高可成型600mm甚至更高的結(jié)構(gòu)件。

基于陶瓷領(lǐng)域的3D打印技術(shù)目前主要集中在DLP和SLA兩大領(lǐng)域，該領(lǐng)域具有打印速度快，精度高等優(yōu)勢(shì)，可以制備復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，主要方法是用混合了光敏樹(shù)脂的陶瓷粉體進(jìn)行紫外固化得到結(jié)構(gòu)坯體，然后脫脂燒結(jié)得到最終的陶瓷結(jié)構(gòu)件。例如：專(zhuān)利CN105330268A公開(kāi)了一種光固化3D打印陶瓷材料的方法，其特征在于用氧化鋯、氧化鋁或TiCN作為陶瓷粉體，選用丙烯酸樹(shù)脂光固化樹(shù)脂體系，加入表面活性劑制備得到陶瓷漿料，選用波長(zhǎng)為365-405nm的DLP成型方式進(jìn)行光固化成型，得到陶瓷坯體，坯體依次經(jīng)過(guò)干燥、脫脂和燒結(jié)等后處理，得到陶瓷制品；又例如：專(zhuān)利CN105198449A公開(kāi)了一種光固化3D打印陶瓷材料的方法，其特征在于選用氧化鋁、氧化錯(cuò)、氧化鈦、氧化硅、鋯鈦酸鉛、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、碳氮化欽、碳化鈦?zhàn)鳛樘沾煞垠w，選用丙烯酸酯或丙烯酰胺類(lèi)作為光固化體系，加入光引發(fā)劑、分散劑等制備得到漿料，然后選用波長(zhǎng)小于405nm的SLA成型方式制得陶瓷坯體，坯體依次經(jīng)過(guò)干燥、脫脂和燒結(jié)等后處理，得到陶瓷制品；又例如：專(zhuān)利CN105330268A公開(kāi)了一種光固化3D打印陶瓷材料的方法，其特征在于選用氧化鋯、氧化鋁或TiCN作為陶瓷粉體，選用丙烯酸樹(shù)脂光固化樹(shù)脂體系，加入表面活性劑制備得到陶瓷漿料，選用波長(zhǎng)為365-405nm的DLP成型方式進(jìn)行光固化成型，得到陶瓷坯體，坯體依次經(jīng)過(guò)干燥、脫脂和燒結(jié)等后處理，得到陶瓷制品；又例如：專(zhuān)利CN106810215A公開(kāi)了一種光固化陶瓷漿料，其特征在于包含陶瓷粉體：25-85vol%，光敏樹(shù)脂預(yù)混液：15-75 vol%。陶瓷膠料的制備方法包括如下幾個(gè)步驟，A ) 光敏樹(shù)脂預(yù)混液的制備：將低聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑、分散劑、光敏劑和增感劑按一定配比中速攪拌下0 .5-3h，使各組分充分混合均勻；B )將上述預(yù)混液與陶瓷粉體按一定體積配比置于球磨機(jī)中，球磨5-15h，制備得到高固相含量和低粘度的陶瓷漿料。然后在3D光固化成型機(jī)上逐層固化成型，得到陶瓷生坯，最后通過(guò)干燥、脫脂和燒結(jié)等后處理得到陶瓷制件。以上利用陶瓷材料光固化打印技術(shù)原理簡(jiǎn)單，拓寬了光固化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

但上述光固化陶瓷打印技術(shù)也面臨著一些問(wèn)題，例如：陶瓷與光敏樹(shù)脂混合后的均勻度難以控制，從而導(dǎo)致其流動(dòng)性受到影響，最終可影響結(jié)構(gòu)件坯體的致密度。

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