[发明专利]一种3D打印用陶瓷浆料制备及其3D打印光固化成型方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用陶瓷浆料，包括如下质量分数的组分：陶瓷粉体75‑82％，有机物混合体18‑25％。陶瓷粉体为氧化铝粉末、氧化锆粉末或二氧化硅粉末。有机物混合体包括如下质量份数的组分：光敏树脂预混合物70‑90份、光引发剂0.1‑1份、分散剂1‑3份和聚乙二醇5‑40份。本发明中3D打印用陶瓷浆料分散均匀，具有较高的粉末装载量，且固化时间较短，更加绿色环保。

技术领域

本发明涉及3D打印陶瓷材料技术领域，具体涉及一种3D打印用陶瓷浆料制备及其3D打印光固化成型方法。

背景技术

3D打印技术是一种实体快速成型制造技术，它采用离散-堆积原理，综合了计算机图形处理、数字化信息和控制、光机电技术和材料技术等多项技术的优势，通过逐层不同图形的积累，最终形成一个三维物体。随着3D打印技术的发展和应用，3D打印材料成为限制3D打印技术未来走向的关键因素之一，在某种程度上，材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前3D打印材料主要包括高分子材料、金属材料、无机非金属材料和食品材料等。

陶瓷材料，与金属材料和高分子材料并列为当今三大固体材料，具有高硬度、高耐磨性、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、化学稳定性好等优点，而在陶瓷材料的众多成型技术及工艺中，陶瓷产品的3D打印光固化成型技术具有成形精度高、表面质量优良，可直接成型复杂精细结构陶瓷制品的优势，广泛应用于航空航天、机械、电子通讯以及医用医疗等领域，已成为研究的热点。其中，陶瓷3D打印光固化成型方式主要包括SLA和DLP，其主要方法为混有光敏树脂的陶瓷粉体经紫外光固化后得到生坯，经过脱脂和烧结等后处理得到陶瓷制件。在陶瓷3D打印光固化成型时，一般采用的原料为陶瓷粉末或者陶瓷浆料，其中陶瓷浆料因为其优良的成型特性而应用更为广泛。

但是，现有的陶瓷浆料存在浆料的粉末装载量较低，导致最终陶瓷制品的收缩率高，易出现裂纹或变形；且陶瓷浆料的固化时间较长，成型周期长。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印用陶瓷浆料，其分散均匀，具有较高的粉末装载量，且固化时间较短，更加绿色环保；此外本发明还提供一种3D打印用陶瓷浆料的制备方法及其3D打印光固化成型方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种3D打印用陶瓷浆料，包括如下质量分数的组分：陶瓷粉体75-82％，有机物混合体18-25％。

优选地，所述陶瓷粉体为氧化铝粉末、氧化锆粉末或二氧化硅粉末。

优选地，所述有机物混合体包括如下质量份数的组分：光敏树脂预混合物70-90份、光引发剂0.1-1份、分散剂1-3份和聚乙二醇5-40份。

优选地，所述光敏树脂预混合物为质量比为1：(0.2-0.7)：(0.2-0.8)的1，6-已二醇双丙烯酸酯(HDDA)、双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(3EOTMPTA)混合物。3EOTMPTA相比于传统的用于光固化反应的丙烯酸酯类单体具有更快的固化速度，其收缩率和刺激性都低，还具有低粘度，高反应性特征；HDDA、DPHA在紫外光固化反应中具有反应速度快，高硬度和高耐磨等性能；通过选用3EOTMPTA与HDDA、DPHA以一定的质量配比混合形成光敏树脂预混合物，添加合适的光引发剂和合适的分散剂制备得到高固含量、低粘度的陶瓷浆料，高固相含量能提高最终陶瓷制品的致密度和密度，低粘度的陶瓷浆料在光固化成型过程中能够在短时间内流平，不仅能提高成型效率，而且能提高陶瓷坯体的成型精度。