[发明专利]一种用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及陶瓷制品3D打印混合物料技术领域，具体涉及一种用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制备方法，提供一种支持陶瓷3D打印的混合物料及其制备方法。

背景技术：

通常，2D打印是在一张纸上(一个平面上)完成的打印方式，而3D打印是完成一个立体模型的打印方式，3D打印通俗来讲就是利用高温将材料融化成液态，通过打印头挤出后固化，最后在立体空间上排列形成立体实物，3D打印是一种不依靠激光作为成型能源，而将各种丝材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加热熔化进而堆积成型的方法，简称FDM；线材是流淌在FDM 3D打印机体内的血液，3D打印成品是线材热熔后的分层叠加的，基于FDM成型技术的线材种类较多，常见的为ABS、PLA、尼龙、木质，甚至食物等；随着时间的推移，3D打印成品增多以及3D打印技术的进步，耗材商以及3D打印机制造商不断开拓可用作3D打印的线材，可用作3D打印的材料不断推陈出新，有些是在原有线材中加入各种配料，制作出的线材具备新的属性，有些则是开发出的新材质的线材。

中国专利201710174975.X公开了一种基于薯类淀粉的3D打印材料的制备方法，该材料由薯类淀粉、蛋白、水、黄油经混料、糊化、揉制、3D打印成型；其中，各组分的重量百分比为：薯类淀粉23～61％，黄油4～12％，蛋白0.5～8％，水26.4～65％，其作为3D打印机原料，可打印任何造型的食材或模型、道具、沙盘等，打印物也可以继续蒸煮、烘焙、煎炸等加工。目前，国内外在氧化铝和氧化锆等陶瓷材料3D打印技术方面还是一片空白，由于氧化铝和氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，非常适用于结构陶瓷领域。因此，研发一种用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制备方法，很有科学和应用价性，也具有良好的社会和应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种用于陶瓷制品3D打印成型的混合物料及其制备方法，提供一种支持陶瓷3D打印的混合物料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明涉及的用于陶瓷3D打印的混合物料的组分包括质量份数为85-93的陶瓷粉末和质量份数为7-15的粘接剂；其中粘接剂由PW(石蜡)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、POM(聚甲醛)、SA(硬脂酸)、PLA(聚乳酸)和PC(聚碳酸酯)分别按照质量百分比为20-30％、10-20％、15-20％、15-20％、2-5％、15-25％和5-10％混合构成。

本发明涉及的用于陶瓷3D打印的混合物料制备方法的工艺过程包括制备混合粉末、辊压、混炼、二次混炼、粉碎和制备混合物料共六个步骤：

(1)制备混合粉末：在温度为60-70℃的条件下将设定质量的PW融化，将融化后的PW与设定质量份数的陶瓷粉末混合搅拌均匀，得到PW与陶瓷粉末的混合粉末，完成混合粉末的制备；

(2)辊压：将电加热开炼机辊的温度升至250-270℃，将PC均分为两份，加入一份PC过辊，辊压均匀，完成辊压；

(3)混炼：将电加热开炼机辊的温度降至170-200℃，加入PP、POM、PLA和另一份PC过辊，将混合粉末均分为两份，然后加入一份混合粉末混炼均匀，最后再加入另一份混合粉末进行混炼，混炼均匀，完成混炼；

(4)二次混炼：将电加热开炼机辊的温度降至60-80℃，加入PE和SA反复过辊8-10次直到混炼均匀，得到陶瓷混合物，完成二次混炼；

(5)粉碎：将陶瓷混合物通过粉碎机进行粉碎，再通过挤出机挤出后进行二次粉碎，得到大小均匀的颗粒状陶瓷混合物，完成陶瓷混合物的粉碎；

(6)制备混合物料：将颗粒状陶瓷混合物放置在温度为45-55℃的干燥箱中干燥8-15h，完成混合物料的制备。

本发明涉及的陶瓷粉末包括氧化锆陶瓷粉末、碳化硅陶瓷粉末和氧化铝陶瓷粉末。

本发明涉及的用于陶瓷3D打印的混合物料打印陶瓷制品通过桌面级复合材料3D打印装置实现陶瓷制品的3D打印成型的目的，其工艺过程包括制备原料、打印坯体、溶剂脱脂和制备成品共四个步骤：

(1)制备原料：将设定质量份数的陶瓷粉末和粘接剂混合制备得到用于陶瓷坯体3D打印用的混合物料颗粒，完成原料的制备；