[發明專利]一種光固化3D打印多級孔陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011305389.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112430103B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 李金國;李喬磊;梁靜靜;周亦胄;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C04B35/63
• 分類號: C04B35/63;C04B35/634;C04B35/638;C04B38/02;B33Y70/10
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 柴明英;梁永芳

本發明是關于一種光固化3D打印多級孔陶瓷材料及其制備方法，其中，光固化3D打印多級孔陶瓷材料的制備方法包括如下步驟：將稀釋劑與光敏樹脂配制成初級打印樹脂漿料；將陶瓷粉體、多級孔促進劑、表面活性劑配制成多級孔強化劑；多級孔促進劑包括反應性多級孔促進劑和非反應性多級孔促進劑；將初級打印樹脂漿料、多級孔強化劑、彌散劑、固化劑、紫外光吸收調節劑進行混合攪拌，得到陶瓷漿料；采用光固化3D打印機對陶瓷漿料進行光固化成型處理，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，得到多級孔陶瓷材料。本發明主要用于制備出孔隙分布、孔徑均可控、以及孔隙率高的多級孔陶瓷材料，且該制備方法的成本較低、工藝簡單。

技術領域

本發明涉及一種多孔陶瓷材料技術領域，特別是涉及一種光固化3D打印多級孔陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

多孔陶瓷是以孔洞的存在為結構特征的陶瓷材料，其孔隙率通常為20-97％，具有低密度、高比表面積、低熱導率、耐腐蝕等優異的性能。多孔陶瓷主要利用孔洞結構與材質相結合而具有其獨特性質來達到所需的功能，在冶金、化工、生物材料等行業得到廣泛的應用，如用作高溫隔熱材料、過濾材料、電極材料、催化劑載體等。

多孔陶瓷材料的性能與應用取決于其相組成與微結構，而其微結構主要取決于其制備方法。多級孔陶瓷材料是多孔陶瓷材料的一種，其兼具通透性好、孔隙結構發達、體積密度小、比表面積和孔體積大等優點,打破了傳統單級孔材料孔結構單一的局限。

模板法是多孔陶瓷材料制備方法中的一種，模板法分為保留模板法和犧牲模板法。在傳統的多孔陶瓷材料制備方法中，工藝較為復雜，很難控制多孔陶瓷的孔隙的形狀和分布，這成為了多級孔陶瓷制備領域的難點。

光固化3D打印技術具有成型精度高、成型速度快的優點，可實現復雜形狀的一次成型；這些特點為多孔陶瓷材料提供了便利的制備條件。目前，現有技術也公開了多種光固化3D打印多孔陶瓷材料的方法；但是，這些現有技術還無法實現制備孔隙的分布、孔徑均可控的多級孔陶瓷材料。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種光固化3D打印多級孔陶瓷材料及其制備方法，主要目的在于能制備出孔隙的分布、孔徑均可控的多級孔陶瓷材料。

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光固化3D打印多級孔陶瓷材料的制備方法，其包括如下步驟：

初級打印樹脂漿料配制步驟：將稀釋劑與光敏樹脂配制成初級打印樹脂漿料；

多級孔強化劑配制步驟：將陶瓷粉體、多級孔促進劑、表面活性劑配制成多級孔強化劑；其中，所述多級孔促進劑包括反應性多級孔促進劑和非反應性多級孔促進劑；所述反應性多級孔促進劑包括碳纖維、Ti粉、Al粉、銨鹽中的一種或多種；所述非反應性多級孔促進劑為低熔點的金屬；優選的，所述非反應性多級孔促進劑包括鉛、錫、銻、銦中的一種或多種；

陶瓷漿料配制步驟：將所述初級打印樹脂漿料、所述多級孔強化劑、彌散劑、固化劑、紫外吸收調節劑混合、攪拌，得到陶瓷漿料；

光固化成型素坯制備步驟：采用光固化3D打印機對所述陶瓷漿料進行光固化成型處理，得到光固化成型素坯；

脫脂、燒結步驟：對所述光固化成型素坯進行脫脂、燒結處理，得到光固化3D打印多級孔陶瓷材料。

優選的，在所述初級打印樹脂漿料配制步驟、所述多級孔強化劑配制步驟、及所述陶瓷漿料配制步驟中，所用到的原料的重量份數為：

光敏樹脂10-15重量份；

稀釋劑20-25重量份；

陶瓷粉體35-50重量份；

多級孔促進劑1-15重量份；

表面活性劑1-8重量份；