[发明专利]一种基于SLA-3D打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术

说明书

本发明属于涉及光敏陶瓷膏料的制备技术领域，尤其涉及一种基于SLA‑3D打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术，包括：1)将氧化铝、氧化锆组成的复合陶瓷粉料添加至含有分散剂的乙醇溶液中进行球磨分散，经干燥、过筛后制得氧化锆/氧化铝复合陶瓷粉料；2)将活性稀释剂、预聚物、光引发剂混合配制成光敏预混液；将光敏预混液、增塑剂混合，制备有机溶液；3)将步骤1)制得的复合陶瓷粉料与步骤2)的有机溶液均匀混合，缓慢蒸发溶液，得到最终均质化复合陶瓷光敏膏料。本发明制备的光敏膏料固含量75wt％，而且有效保证了复合陶瓷粉末在有机树脂中的分散均匀性。

技术领域

本发明涉及光敏陶瓷膏料的制备技术领域，尤其涉及一种基于SLA-3D打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术。

背景技术

基于立体光刻原理的陶瓷SLA(Stereo Lithography Appearance)3D打印技术具有成形质量高、制备零件尺寸范围大、致密度接近理论值等优势，是未来陶瓷3D打印技术发展的重要趋势之一。在SLA-3D打印陶瓷技术中，陶瓷原料一般为粉末固体颗粒与液态光敏树脂、稀释单体及其他添加剂的混合膏料。膏料中陶瓷粉末的组分、分散均匀性等属性都直接影响最终陶瓷零件的性能，在整个3D打印技术流程中占有重要地位。因此适用于SLA-3D打印技术的均质化、复合光敏陶瓷原料的研发一直是国内外研究热点。

氧化铝、氧化锆陶瓷凭借其力学性能优异、化学稳定性优良的特性被广泛应用于机械工程、航天、医疗等领域。SLA-3D打印技术可以实现氧化铝、氧化锆陶瓷的复杂形状零件制备，极大的促进其在各领域中的更广泛、深层次应用。目前，法国3D Ceram公司已经实现了氧化铝、羟基磷灰石等单相陶瓷膏料的研发，所研发光敏膏料具有固相含量高(75wt％)、剪切速率为30s^-1时粘度适中(10000mPa·s)等特征，较好的运用于SLA-3D打印设备，成功完成了很多航天工程、生物医疗案例。

专利文献201711478974.0公开了一种3D打印用陶瓷膏体及其制备方法，涉及陶瓷膏体领域。此陶瓷膏体通过以下方法制备得到：按照配方称量原料，其中，配方为按照质量百分数计的60～85％的陶瓷粉体、5～15％的粘结剂、1～10％的消泡剂，余量为溶剂；将称量好的陶瓷粉体、粘结剂、消泡剂以及溶剂放入球磨罐中，并在球磨罐中放入研磨球，然后将球磨罐放置于行星球磨机上，使行星球磨机在低速下进行球磨，将原料球磨混合均匀后得到3D打印用陶瓷膏体。此制备方法便捷可行，设备简单。同时，通过此方法可制备得到一种固含量较高、配方简单、生产周期短、成本低的3D打印用陶瓷膏体。研究显示，陶瓷粉末粒径与抗弯强度、致密度等力学性能有密切联系，一般而言粉末粒径越小则粉末表面活性能越高，所需烧结温度越低而且抗弯强度、硬度等性能越优。该专利文献所使用陶瓷颗粒直径控制在5-50um范围，粒径大导致烧结致密化困难，为实现3D打印陶瓷零件致密化则需要非常高的烧结温度。

综上，上述基于SLA-3D打印技术的复合光敏陶瓷膏料仍存在以下问题：膏料中陶瓷固含量低，不利于SLA 3D打印设备上精密成形；但提高固含量时，陶瓷微细粉末在有机树脂中又难以分散均匀，影响零件的最终质量。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在于提供一种基于SLA-3D打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术。本发明可以制备陶瓷固含量75wt％的光敏膏料，其中氧化锆含量为1-50wt％，当剪切速率为30s^-1时膏料粘度在10000-30000mPa·s范围内，满足SLA-3D打印设备对膏料的流平性要求。此外，本发明的方法可以有效保证复合陶瓷粉末在有机树脂中的分散均匀性。

本发明的目的之一是提供一种基于SLA-3D打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术。

本发明的目的之二是提供上述基于SLA-3D打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：