[发明专利]一种高流动性的陶瓷浆料及3D打印制备陶瓷坯胎的方法

说明书

本发明涉及陶瓷3D打印技术领域，具体涉及一种高流动性的陶瓷浆料及3D打印制备陶瓷坯胎的方法，陶瓷浆料包括纳米陶瓷粉末、粘结剂、光固化剂、光引发剂、分散剂、多粒径粒子和溶剂，其中纳米陶瓷粉末为钠长石粉、高岭土粉、氧化铝粉和氧化锆粉按质量比35～40:11～16:19～23:15～17组成的混合物，粘结剂为浓度5wt%～7wt%的直链淀粉水溶液，多粒径粒子为MgSi粒子。采用两种光照强度的紫外光实现坯体完全固化，经700～800℃煅烧排出有机物，1110～1150℃使MgSi粒子充分熔融，升温至1500～1600℃煅烧，使聚硅氧烷分解生成SiC网络结构，并与熔融的MgSi相掺合，冷却后致密化坯胎内部，提高煅烧后的陶瓷坯胎的强度。

技术领域

本发明涉及陶瓷3D打印技术领域，具体涉及一种高流动性的陶瓷浆料及3D打印制备陶瓷坯胎的方法。

背景技术

3D打印技术也称为增材制造技术或快速成型技术，基于三维数学模型数据，通过练习的物理层叠加，逐层增加材料来生成三维实体。3D打印与传统的材料加工技术相比具有如下的优势：（1）借助建模软件将产品结构数字化，实现数字化制造；（2）原理上可以制造出任何复杂的结构，从根本上解决传统制造受制于模具的缺陷；（3）“从下而上”的推积方式有利于非均致材料、功能梯度器件的制造；（4）可以实现定制化制造。凭借上述优势，近年来3D打印技术快速发展，在产品原型、模具制造、珠宝制造、汽车、航天和医疗行业等领域得到广泛的应用，并具有巨大的发展潜力。陶瓷是人们日常生活和工业中中比较常见的物品，主要是以天然粘土以及各种天然矿物为主要原料经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料的各种制品。陶瓷传统的生产工艺较为复杂，只能制备简单的三维陶瓷产品，并且能耗和资源消耗比较大，制作周期长。现有将3D打印技术应用于陶瓷制备的研究。3D打印陶瓷主要是将陶瓷粉末、粘结剂和添加剂按照一定比例混合制成陶瓷墨水，然后置于3D打印设备中打印成型，然后经高温煅烧等步骤制成陶瓷，具有高精度、高强度的特性。而应用于3D打印的陶瓷浆料或陶瓷墨水应该具有良好的流动性和低粘结性，以使浆料容易从3D打印设备中喷出。但是现有的陶瓷浆料添加有机树脂粘结剂，浆料的粘结性胶大，而流动性低，浆料容易堵塞喷嘴，同时浆料喷出后固化速度慢，陶瓷容易出现塌陷，有机粘结剂在后期陶瓷煅烧过程中分解挥发，造成陶瓷孔隙大，影响陶瓷的强度。中国专利CN20161097803，一种陶瓷基3D打印材料及其制备方法，申请日期2016年11月8日，公开了由改性纳米陶瓷粉末、有机硅油、聚丙烯酰胺、壳聚糖、石墨烯、纳米氧化铝、水杨酸酯类紫外线吸收剂、酚醛树脂、碳酸钙混合制备的3D打印陶瓷浆料，其中酚醛树脂为粘结剂，并在成型后经紫外线光固化，但是酚醛树脂粘性较高会影响陶瓷浆料的流动性，同时酚醛树脂在高温煅烧中会出下分解造成陶瓷内孔隙较大，影响陶瓷强度，陶瓷具有一定的厚度，陶瓷内部紫外线固化速度慢。

发明内容

针对陶瓷浆料的流动性低、粘性高而影响打印成型的问题，本发明的目的在于提供一种高流动性的陶瓷浆料，陶瓷浆料的粘性低，流动性好，同时打印成型后的固化速度快，经高温煅烧后的陶瓷的结构比较致密，陶瓷强度高。

本发明的另一目的在于提供由上述高流动性的陶瓷浆料3D打印制备陶瓷坯胎的方法。

本发明提供如下的技术方案：

一种高流动性的陶瓷浆料，包括以下重量份组份：纳米陶瓷粉末60～80份、粘结剂1.8～2.6份、光固化剂3～5份、光引发剂0.03～0.08份、分散剂0.3～0.6份、多粒径粒子8～12份和溶剂100份，其中纳米陶瓷粉末为钠长石粉、高岭土粉、氧化铝粉和氧化锆粉按质量比35～40:11～16:19～23:15～17组成的混合物，粘结剂为浓度5wt%～7wt%的直链淀粉水溶液。

作为本发明的一种改进，溶剂为80wt%～90wt%的乙醚水溶液、丙酮水溶液、乙醇水溶液和二甲基甲酰胺水溶液中的一种。

作为本发明的一种改进，光固化剂为侧链上引入光引发基团改性的聚硅氧烷，光引发基团为乙烯醚基、烯丙基、氰基、氟烷基和苯乙烯基中的一种或多种。