[發(fā)明專利]一種光固化氮化硅陶瓷及其制備方法

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• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112209728A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇全;陳巨喜;曾慶黨;朱福林;肖立
• 申請（專利權(quán)）人: 衡陽凱新特種材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/82
• 分類號: C04B35/82;C04B35/584;C04B35/622;C04B35/638;B33Y30/00;B33Y70/10
• 代理公司: 北京匯彩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11563
• 代理人: 李艷杰

本發(fā)明公開了一種光固化氮化硅陶瓷及其制備方法，所述氮化硅陶瓷由以下原料制備而成：所述原料按重量份數(shù)比為：氮化硅35?45份、納米二氧化鈦3?4份、消泡劑0.4?1.2份、鐵硅鋁2?4份、分散劑0.6?0.8份、流變改性劑0.7?0.9份、玻璃纖維1.4?1.8份、聚醚酮酮1.6?2份和液態(tài)光敏樹脂30?36份；本發(fā)明通過采用氮化硅為主料，配合液態(tài)光敏樹脂，在紫外線照射下，聚合物由膠質(zhì)樹脂轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬物質(zhì)，添加分散劑和消泡劑，使成形后的氮化硅陶瓷表面平整，材料分散均勻，強(qiáng)度高，添加流變改性劑，提高氮化硅陶瓷粘度流變特性，并預(yù)先將聚醚酮酮和玻璃纖維復(fù)合反應(yīng)，生成可增強(qiáng)氮化硅陶瓷強(qiáng)度的復(fù)合材料，經(jīng)氮?dú)忪褵⒏稍铩崦撝蜔Y(jié)后，得到強(qiáng)度高、成本低的光固化氮化硅陶瓷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種光固化氮化硅陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化硅陶瓷具有高的硬度和比強(qiáng)度、優(yōu)異的耐磨性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，在高溫下能保持相當(dāng)高的機(jī)械強(qiáng)度。因此，在熱機(jī)、航天、機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的重視，具有廣闊的應(yīng)用前景。陶瓷工藝分為粉體制備、坯體成型、干燥、燒結(jié)和后加工等幾個階段，其中坯體成型作為聯(lián)系粉體與制品的中間環(huán)節(jié)，對陶瓷材料的性能有著至關(guān)重要的影響。

陶瓷材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、抗高溫性能，廣泛應(yīng)用于化工、軍事、機(jī)械、電子、半導(dǎo)體、航天等行業(yè)。然而，上述特性給復(fù)雜形狀陶瓷零件的成形帶來了許多困難。傳統(tǒng)的陶瓷加工技術(shù)只要是采用凝膠注模成型、注漿成型、注射成型等技術(shù)，這些技術(shù)一般加工成型精度低，且需要模具難以獲得形狀特別復(fù)雜的構(gòu)件。近些年來，以光固化為基礎(chǔ)的增材技術(shù)被廣泛發(fā)展成為加工復(fù)雜形狀陶瓷材的新思路。這種增材制造技術(shù)一般是采用陶瓷粉體和樹脂混合的漿料在紫外光的照射下成型，成型后再經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)除去坯體中的有機(jī)雜質(zhì)。

現(xiàn)有的光固化氮化硅材料在制備成形后，強(qiáng)度較低，同時，成本較高，不能滿足人人們對于氮化硅陶瓷的需求，為此，提出一種光固化氮化硅陶瓷及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種光固化氮化硅陶瓷及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種光固化氮化硅陶瓷，所述氮化硅陶瓷由以下原料制備而成：所述原料按重量份數(shù)比為：氮化硅35-45份、納米二氧化鈦3-4份、消泡劑0.4-1.2份、鐵硅鋁2-4份、分散劑0.6-0.8份、流變改性劑0.7-0.9份、玻璃纖維1.4-1.8份、聚醚酮酮1.6-2份和液態(tài)光敏樹脂30-36份。

優(yōu)選的：所述液態(tài)光敏樹脂由齊聚物、光引發(fā)劑和稀釋劑組成，所述齊聚物光引發(fā)劑和稀釋劑的比例為25-30：0.5-1.5:1。

優(yōu)選的：所述光敏劑由氫硫基和乙烯基組成，所述氫硫基和乙烯基的比例為1:1。

優(yōu)選的：所述齊聚物為丙烯酸酯化環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯和多硫醇/多烯光固化樹脂中的任意一種或多種混合。

優(yōu)選的：所述稀釋劑為苯乙烯、乙烯基吡咯烷酮、醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸羥基酯中的任意一種。

優(yōu)選的：所述流變改性劑為丙烯酸流變改性劑。

一種光固化氮化硅陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

S1、將玻璃纖維和聚醚酮酮反應(yīng)后，備用；

S2、將氮化硅、納米二氧化鈦、鐵硅鋁、加入液態(tài)光敏樹脂中，攪拌5-8min后，加入玻璃纖維和聚醚酮酮反應(yīng)后的混合物，繼續(xù)攪拌4-6min，加入分散劑、流變改性劑和消泡劑，攪拌1-2min，得到陶瓷漿料；

S3、將陶瓷漿料放置于光固化成型設(shè)備中，通過光固化3D打印，制得光固化成型坯體；

S4、將光固化成型坯體在氮?dú)夥諊褵螅鋮s得到陶瓷坯胎；