[發明專利]一種3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷漿料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110767147.3
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113501719A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 趙喆;王政浩;邢博航
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C04B35/577
• 分類號: C04B35/577;C04B35/626;B33Y70/10
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

本發明公開了一種3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷漿料及其制備方法。本發明的碳化硅陶瓷漿料包括以質量百分比計的碳化硅陶瓷粉體75～85％，有機樹脂混合物15～25％，燒結助劑1～10％。有機樹脂混合物包括以質量份數計的有機樹脂80～95份，復合引發劑4～8份，復合分散劑1～6份。本發明的光敏碳化硅陶瓷漿料分散均勻，其固相含量是傳統陶瓷漿料的數倍，更易燒結出致密的碳化硅陶瓷。同時漿料粘度僅為2000～20000mPa·S，完全符合普通3D打印機對漿料粘度的要求，成功解決了目前由于3D打印用光敏碳化硅陶瓷漿料固相含量不高，無法用3D打印技術直接光固化成型的難題。

技術領域

本發明涉及一種3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷漿料及其制備方法，屬于增材制造技術領域。

背景技術

碳化硅陶瓷以共價鍵為主，結合強度高，因此具有高熔點、高硬度、高彈性模量、良好的導熱性和較低的熱膨脹系數等優點，是很好的耐高溫結構材料，被應用于各個工程領域。但是碳化硅加工困難，難以成型的劣勢，難以實現輕量化制備，限制了其的發展。

3D打印技術，是一種快速成型技術，又稱增材制造，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術；3D打印陶瓷材料的發展，使得陶瓷輕量化成為可能。3D打印用陶瓷漿料中陶瓷粉體的固相含量越高，燒結出來的陶瓷器件體積收縮越少、致密度越高，陶瓷器件力學性能越高，品質越優良，所以制備出高固相含量的3D打印用陶瓷漿料一直是研究重點。不過由于陶瓷粉體本身具有一定的吸光度和折射率，使得光射入漿料內部產生散射，消耗一部分能量，因此固相含量越高的陶瓷漿料其光固化成型難度越大。目前氧化鋯陶瓷、氧化鋁陶瓷等氧化物陶瓷均可實現50vol％的3D打印，而碳化硅、氮化硅等非氧化物陶瓷，由于自身分散問題，一直無法制備高固相含量的漿料，這使得光敏碳化硅陶瓷漿料一直無法應用于3D打印領域。

發明內容

本發明解決的技術問題是：碳化硅、氮化硅等非氧化物陶瓷，由于自身分散問題，一直無法制備高固相含量的漿料，這使得光敏碳化硅陶瓷漿料一直無法應用于3D打印領域等問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷漿料，包括以質量百分比計的碳化硅陶瓷粉體75～85％，有機樹脂混合物15～20％，以及燒結助劑1～10％。

優選地，所述的有機樹脂混合物包括以質量份數計的有機樹脂86～94份，復合引發劑4～8份，以及復合分散劑2～6份。

優選地，所述的有機樹脂為甲基丙烯酸羥乙酯HEMA、2-苯氧基乙基丙烯酸酯PHEA、1，6-己二醇二丙烯酸酯HDDA、丙烯酸異冰片酯IBOA、乙氧基丙烯酸氧苯酯EB114、丙烯酸十八烷基酯ODA、三環葵基二甲醇二丙烯酸酯TCDA、3-乙基-3-羥甲基氧雜環丁烷bis-EA、二丙二醇二丙烯酸酯DPGDA、烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯EB40、3,3-(氧基雙亞甲基)3-乙基氧雜環丁烷EMA、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA、甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯MPEG350A、十二烷基甲基丙烯酸酯LMA、三縮丙二醇二丙烯酸酯TPGDA、3-縮水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷3-EPOX、三乙二醇二乙烯基醚DVE-3、苯基縮水甘油醚PGE、季戊四醇三丙烯酸酯PETA、丙烯酸異辛酯2-EHA、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA、乙氧化雙酚A二甲基丙烯酸酯BPA4EODMA和環氧樹脂中的任意一種或多種的組合。

優選地，所述的復合分散劑包括硅烷偶聯劑，以及油酸、硬脂酸和聚丙烯酸中的至少一種。

更優選的，所述的硅烷偶聯劑包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一種。