[發明專利]基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料及制備方法

有效

• 申請號: 202011301513.8
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112479690B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 李金國;李喬磊;梁靜靜;周亦胄;孫曉峰;楊樹林
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C04B35/117
• 分類號: C04B35/117;C04B35/14;C04B35/46;C04B35/56;C04B35/58;C04B35/486;C04B35/634;C04B35/638;C04B35/64;C04B38/06;C04B41/87;B63G8/00;B28B1/00;B33Y70
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 柴明英;梁永芳

本發明是關于一種基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料及制備方法。基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料的制備方法，包括如下步驟：采用光固化3D打印機對光固化3D打印漿料進行光固化成型，得到光固化成型素坯；對光固化成型素坯進行脫脂、燒結處理，得到多孔陶瓷材料；在多孔陶瓷材料的表面涂覆紫外線固化強化劑，得到表面涂覆有紫外線固化強化劑的多孔陶瓷材料；其中，紫外線固化強化劑包括光固化3D打印漿料、改性劑及強化劑；對表面涂覆有紫外線固化強化劑的多孔陶瓷材料進行紫外線固化處理，以在多孔陶瓷材料的表面形成光固化復合涂層，得到閉氣孔陶瓷浮力材料。本發明主要用于制備一種孔隙率高、強度優異的浮力材料。

技術領域

本發明涉及一種浮力材料技術領域，特別是涉及一種基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料及其制備方法。

背景技術

隨著海洋開發技術的發展，人們對海洋蘊含能量的開發越來越多、越來越深入，且潛入海底的深度越來越深。浮力材料是深潛探測器不可或缺的關鍵材料，浮力材料的發展直接決定了海洋探測的深度，是進一步挖掘海洋能量至關重要的材料之一。

現階段深海探測器普遍采用的是復合泡沫塑料浮力材料；其中，該材料是通過環氧樹脂將空玻璃微珠固化得到的。該復合泡沫塑料浮力材料可用于5000米以內的深海探測器。據報道，我國更深海域的深海探測器浮力材料均依靠進口，深海探測器浮力材料極大的限制了國內海洋開發的進展。

對于現有的輕質中空微珠填充樹脂的方法制備的浮力材料，想要降低其密度，只能增加更多不同尺寸的空心微珠；但是多年的不斷優化，該方法已經接近極限，進一步開發強度更好、孔隙率更高的浮力材料陷入了瓶頸。因此，亟需研發一種全新的浮力材料及其制備方法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料及制備方法，主要目的在于制備一種孔隙率高、強度優異的浮力材料。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種基于光固化3D打印成型的閉氣孔陶瓷浮力材料的制備方法，其中，所述制備方法包括如下步驟：

制備光固化成型素坯步驟：采用光固化3D打印機對光固化3D打印漿料進行光固化成型，得到光固化成型素坯；

脫脂、燒結處理步驟：對所述光固化成型素坯進行脫脂、燒結處理，得到多孔陶瓷材料；

涂覆步驟：在所述多孔陶瓷材料的表面涂覆紫外線固化強化劑，得到表面涂覆有紫外線固化強化劑的多孔陶瓷材料；其中，所述紫外線固化強化劑包括光固化3D打印漿料、改性劑及強化劑；

紫外線固化處理步驟：對所述表面涂覆有紫外線固化強化劑的多孔陶瓷材料進行紫外線固化處理，以在所述多孔陶瓷材料的表面形成光固化復合涂層，得到閉氣孔陶瓷浮力材料。

優選的，所述改性劑為聚乙二醇、乙二醇、甘露醇、硬脂酸、脂肪族叔胺、乙醇胺類叔胺、叔胺型苯甲酸酯中的一種或幾種。優選的，所述強化劑為SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、CaO、MgO中的一種或幾種。優選的，所述紫外線固化強化劑的粘度為1000-3000MPa·s、固含量為8-20％。優選的，在所述紫外線固化強化劑中：所述3D打印漿料、改性劑、強化劑的質量比為9：(0.1-0.3)：(0.7-0.9)。優選的，所述紫外線固化強化劑是由光固化3D打印漿料、改性劑及強化劑組成。