[发明专利]一种3d打印用的陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种3d打印用的陶瓷材料的制备方法，属于复合材料技术领域。该3d打印用的陶瓷材料由纳米氧化锆粉末、端羟基聚二丁烯、PAN碳纤维、没食子酸丙酯、螺环原碳酸酯类膨胀单体、光引发剂、分散剂、偶联剂、膨润土和氮化硅陶瓷粉组成。本发明中温度处理对尺寸没有明显收缩，其表面光滑、质感坚硬，长度方向收缩率9.8％～10.2％，宽度方向收缩率为10.9％～11.3％，内部结构并未发生明显变化。本发明中利用螺环原碳酸酯类膨胀单体和端羟基聚二丁烯体系质软，适合打印。其粉体颗粒小，粒径分布窄，流动性较好，与3d打印机成型速度匹配性较好，产品性质稳定，精度高,具有良好的环境效益和经济效益。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种3d打印用的陶瓷 材料的制备方法。

背景技术

陶瓷制品或陶瓷零部件具有耐高温、耐腐蚀、硬度高及强度高等 优点，长期以来在日常生活、文化创意、航空航天、机械、电子、生 物医疗等许多领域得到了广泛应用。3D打印技术，又称为增材制造 技术，是近30年来工业制造领域技术进步的标志性成就。增材制造 与传统的“减材制造”“等材制造”完全不同，该技术采用层层堆积 材料的方式构建三维实物，是一种完全数字化的直接制造技术。该成 型工艺应用于陶瓷材料成型领域，有效避免了传统陶瓷生产工艺中的 缺陷，极大拓展了陶瓷产品创新创造的空间和自由度，在陶瓷产品制 造方面有着独特的优势。这种数字化时代的陶瓷3D打印成型技术令 千年陶瓷工艺焕然一新，是陶瓷成型工艺发展的一个重要里程碑。

经现有文献检索发现，中国专利公开号CN 105565824A，公开 日2016年05月11日的专利申请公开了一种陶瓷3D打印材料，该 陶瓷材料陶瓷由粉末65-75份，POE塑料2-8份，PP塑料15-25份， 颜料2-5份组成。该专利文献中对于陶瓷材料的性能比较差，适用范 围窄，对于温度的变化不够敏感。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种3d打印用的 陶瓷材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种3d打印用的陶瓷材料，由如下重量份的原料组成：纳米氧 化锆粉末60～100份、端羟基聚二丁烯16～20份、PAN碳纤维10～ 16份、没食子酸丙酯1～7份、螺环原碳酸酯类膨胀单体14～18份、 光引发剂1.5～4.5份、分散剂7～10份、偶联剂6～11份、膨润土8～10份、氮化硅陶瓷粉1～3份。

所述的3d打印用的陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按重量份称取纳米氧化锆粉末、没食子酸丙酯加入到总量质 量3～4倍的去离子水中，在高速搅拌装置下以3000～4000r/min高 速搅拌12～15min，搅拌完成后对混合物干燥、破碎，得混合物A， 备用；

2)选择端羟基聚二丁烯、PAN碳纤维和螺环原碳酸酯类膨胀单 体置于惰性气体的环境中，在100～140℃的条件下反应16～20h，, 将反应产物进行真空抽滤，将抽滤后的液体与氮源按照3～4∶1的 体积比混合放入惰性气体的环境中，在100～140℃的条件反应8～10h，冷却至室温，然后加入膨润土在高速搅拌装置下以3000～ 4000r/min高速搅拌10～18min，得物料B，备用；

3)将氮化硅陶瓷粉、光引发剂、分散剂、偶联剂利用微波进行 加热，使其产生温度梯度，高温区温度控制在1000℃～1300℃， 低温区温度控制在400℃～500℃，然后降低温度到-40℃～-30℃ ，连续逐层打印得到陶瓷层状结构，陶瓷层状结构解冻后进行逐层 缓慢控制冷冻成型,最后将混合物A和物料B混合在一起进行球磨处 理，对混合物料进行酸洗、喷雾干燥，得到3d打印用的陶瓷材料。