[发明专利]先驱体转化陶瓷的直写成型方法

权利要求书

1.先驱体转化陶瓷的直写成型方法；其特征在于包括以下2套方案：

方案一浆料中不含交联剂的方案

所述方案一包括下述步骤：

步骤一

将陶瓷先驱体溶于有机溶剂中，待陶瓷先驱体完全溶于有机溶剂后，在30℃-70℃，搅拌浆料，使有机溶剂部分挥发，得到打印浆料，所述浆料中，固体的质量百分含量为65～85wt％，所述浆料在1s^-1剪切速率下的粘性为500Pa.s～1000Pa.s；所述陶瓷先驱体为有机高分子陶瓷先驱体；所述有机高分子陶瓷先驱体的分子量为1000～2000g/mol,聚合度为20～40；所述有机溶剂选自正己烷、环己烷、二甲苯中、四氢呋喃，甲苯的至少一种；所述陶瓷先驱体选自聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷中的至少一种；

当有机溶剂为正己烷，陶瓷先驱体为聚碳硅烷时；将聚碳硅烷溶于正己烷，然后搅拌挥发至固含量为76wt％-84wt％，采用200 μ m 的针嘴，

当有机溶剂为正己烷，陶瓷先驱体为聚碳硅烷时；将聚碳硅烷溶于正己烷，然后搅拌挥发至固含量为66wt％-79wt％时，采用100μ m 的针嘴，

步骤二

对步骤一所得浆料进行除气处理后，采用直写成型工艺，在基板上直接打印成设计结构的3D图案，得到半成品；

步骤三

待步骤二所得半成品的有机溶剂在室温环境下完全挥发后，置于含氧气氛中，于200℃-400℃进行预氧化处理至少1h；随后将结构置于保护气氛中，于1000-1400℃裂解至少2h，得到设定结构的3D陶瓷；

方案二浆料中含交联剂的方案

所述方案二包括下述步骤：

步骤A

将陶瓷先驱体与交联剂混合，待陶瓷先驱体完全溶于交联剂后，装入反应设备中，在密闭条件下，于100℃-150℃，进行交联反应4-8h，得到粘度小于100mPa·s的溶液；然后降温，在敞开体系下，继续搅拌混合，使部分交联剂挥发，得到打印所需浆料；打印所需浆料的固体质量百分含量为65～85wt％，所述打印所需浆料在 1s^-1剪切速率下的粘性为500Pa.s～1000Pa.s；所述有机高分子陶瓷先驱体的分子量为1000～2000g/mol、聚合度为20～40；所述陶瓷先驱体选自聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷中的至少一种；所述交联剂为含乙烯基的交联剂；所述交联剂的加入量为所用陶瓷先驱体质量的100-120％；

将聚碳硅烷、二乙烯基苯混合，待聚碳硅烷完全溶于二乙烯基苯，在密封条件下交联反应，然后使交联剂挥发，得到固含量76wt％-84wt％的浆料；该浆料用400μ m 孔径的针头进行直写成型；

将聚碳硅烷溶解于二甲苯中，然后搅拌挥发至固含量为76wt％-84wt％，采用1mm孔径的针头顺利进行直写成型；

步骤B

对步骤A所得浆料进行除气处理后，采用直写成型工艺，在基板上直接打印成设计结构的3D图案，得到半成品；

步骤C

待步骤B所得半成品的交联剂在室温下完全挥发后，将结构置于保护气氛中，于1200℃-1400℃裂解至少2h，得到设定结构的3D陶瓷。

2.根据权利要求1所述的先驱体转化陶瓷的直写成型方法；其特征在于：方案一中，按质量比，聚硅氧烷：环己烷＝1:1～2，将聚硅氧烷溶于环己烷中，待聚硅氧烷完全溶于环己烷后，在30℃-70℃，搅拌得到浆料。

3.根据权利要求1所述的先驱体转化陶瓷的直写成型方法；其特征在于：方案一中，按质量比，聚硅氮烷：二甲苯＝1:1-2；将聚硅氮烷溶于二甲苯中，待聚硅氮烷完全溶于二甲苯后，在30℃-70℃，搅拌得到浆料。

4.根据权利要求1所述的先驱体转化陶瓷的直写成型方法；其特征在于：方案二中，按质量比，聚碳硅烷：二乙烯基苯＝1:1-1.2，将聚碳硅烷完全溶于二乙烯基苯中后，在密闭条件下，于100℃-150℃下搅拌4-8h，随后降温至30℃-70℃，在敞开体系下，继续搅拌混合，使部分交联剂挥发，得到打印所需浆料。