[發明專利]一種熔融態3D直寫打印漿料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010545474.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111646803B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 張斗;王小峰;趙連仲;熊慧文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/571
• 分類號: C04B35/571;C04B35/622;B33Y10/00;B33Y70/00;C04B35/634;B28B1/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鐘丹;魏娟

本發明公開了一種熔融態3D直寫漿料及其制備方法和應用，所述熔融態3D直寫打印漿料為采用改性劑對陶瓷先驅體改性，所得改性陶瓷先驅體粉末再加熱至250℃～300℃所得熔融態的物質，所述陶瓷先驅體為聚碳硅烷。所述改性劑選自聚丙烯，超支化液態聚碳硅烷，液態聚乙烯基硅烷，聚二甲基硅氧烷中的至少一種。本發明首創的提供了一種熔融態的3D直寫打印漿料，即是一種完全無溶劑的3D直寫打印漿料，通過控制溫度即可以簡單的控制漿料流變性能。相比于溶液、懸浮液漿料，采用本發明中的熔融態的3D直寫打印漿料制備的陶瓷結構表面十分光滑，內部幾乎沒有缺陷，去除了打印后的坯體需要脫除溶劑的過程，克服了溶劑對坯體的不利影響。

技術領域

本發明屬于3D打印材料技術領域，具體涉及一種熔融態3D直寫漿料及其制備方法和應用。

背景技術

3D打印技術是將三維模型數字化切片為二維橫截面，通過逐點、線、面的方式添加制造零件，因而可以實現傳統工藝難加工或者無法加工的結構。其中直寫成型技術作為一種廉價的3D打印技術，最早是由美國Sandia國家實驗室的Joseph Cesarano III等提出。該方法可以實現大的高寬比和尺寸控制范圍，并能實現具有無支撐特征結構的三維結構。其打印使用的墨水原料成分設計自由度高，可以實現金屬、陶瓷甚至活體細胞的三維成形。

在使用直寫成型技術制備陶瓷三維材料時，漿料的成分，微觀組織機構以及流變性能是重點與難點。為了使漿料在擠出后能夠保持形狀，這就要求漿料具有合適的流變性能，一種方法是將陶瓷粉末均勻的分散在水或其他有機溶劑中，通過調節PH值或者離子濃度等方法，達到控制漿料流變性能的目的，另一種方法則是通過施加外部條件，如紫外光，熱刺激等方式實現漿料的固化。如：G.Franchin,P.Scanferla,L.Zeffiro,H.Elsayed,A.Baliello,G.Giacomello,M.Pasetto,P.Colombo,Direct ink writing ofgeopolymeric inks,J Eur Ceram Soc 37(6)(2017)2481-2489.C.M.Larson,J.J.Choi,P.A.Gallardo,S.W.Henderson,M.D.Niemack,G.Rajagopalan,R.F.Shepherd,Direct InkWriting of Silicon Carbide for Microwave Optics,Adv Eng Mater 18(1)(2016)39-45.H.H.Chen,X.F.Wang,F.D.Xue,Y.J.Huang,K.C.Zhou,D.Zhang,3D printing of SiCceramic:Direct ink writing with a solution of preceramic polymers,J Eur CeramSoc 38(16)(2018)5294-5300.

在以往的報道中，設計的漿料往往是溶液或者懸浮液的形式，而這種漿料的流變性能往往對溶質的濃度十分敏感，尤其是具有強烈揮發性質的溶劑，這就導致了漿料的流變性能難以控制。另一方面，成形后的坯體中殘留大量的溶劑，在脫除這些溶劑的過程中，將不可避免的給坯體留下大量的微裂紋與氣孔。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種熔融態3D直寫打印漿料及其制備方法和應用。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種熔融態3D直寫打印漿料，所述熔融態3D直寫打印漿料為采用改性劑對陶瓷先驅體改性，所得改性陶瓷先驅體粉末再加熱至250℃～300℃所得熔融態的物質，所述陶瓷先驅體為聚碳硅烷(PCS)，所述改性劑選自聚丙烯，超支化液態聚碳硅烷，液態聚乙烯基硅烷，聚二甲基硅氧烷中的至少一種。

本發明首創的提供了一種熔融態的3D直寫打印漿料，是一種完全無溶劑的3D直寫打印漿料，通過控制溫度即可以簡單的控制漿料流變性能。