[发明专利]一种基于3D打印技术的聚合物先驱体制多孔磁性陶瓷系统及其制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体为一种基于3D打印技术的聚合物先驱体制多孔磁性陶瓷系统，所述系统包括：浆料配置单元、3D打印机和煅烧锅炉；所述浆料配置单元包括：预处理罐和超声搅拌釜；所述预处理罐用于制备改性造孔剂，所述超声搅拌釜用于将改性造孔剂、磁性纳米颗粒、惰性填料与聚合物先驱体加入有机溶剂中进行搅拌混合，并通过超声波处理挥发有机溶剂，得到打印浆料；所述3D打印机利用打印浆料打印得到素胚；所述煅烧锅炉煅烧素胚得到多孔磁性陶瓷。本发明的制备方法，用于制备所述的多孔磁性陶瓷，包括A：浆料配置；B：素胚制备；C：气氛烧结。该发明制备工艺简单、生产成本低，且制备产物经济价值高。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体为一种基于3D打印技术的聚合物先驱体制多孔磁性陶瓷系统及其制备方法。

背景技术

聚合物先驱体转化陶瓷将陶瓷前驱体经交联固化处理转化为热固性聚合物，再经高温裂解而制得陶瓷产物。聚合物先驱体转化陶瓷具有特殊的无定形结构，且含有自由碳，具有良好的介电性能，与此同时，还具有陶瓷材料本身具有的抗氧化、耐高温、硬度高等优异性能，因此在雷达及无线电发射设备的吸波领域得到广泛关注，可以防止电磁辐射，减轻电磁污染，保障人体健康和操作安全。

目前，传统性陶瓷的成型方式只能制备于简单形状的陶瓷材料。而随着现代电磁器件趋向于高性能、定制化的方向发展，传统工艺已不能满足多孔陶瓷材料个性化的需求，且生产成本昂贵，产物的经济价值较低。

申请号为CN201910096993.X的中国专利公开了一种3D打印磁性陶瓷的方法及其制备的磁性陶瓷，使用价格便宜的前驱体颗粒粉末为原料，通过将前驱体粉末进行球磨的方式使颗粒更为均匀，并首次使用球磨后前驱体粉末进行3D打印磁性陶瓷。该方法使用粘接剂，使这种3D打印技术存在一定的技术挑战，且只能制备磁性基体的陶瓷如氧化铁陶瓷、碳酸钡陶瓷、碳酸锶陶瓷或碳酸铅陶瓷。

申请号为CN201910961461.8的中国专利公开了一种利用粉煤灰制备球形磁性陶瓷复合微波吸收材料的方法，首先对粉煤灰进行球磨、筛分处理，得到粉煤灰粉，通过缓慢喷入粘结剂和金属盐离子溶液造粒形成粉煤灰基复合微球，接着将复合微球经干燥、还原处理获得负载系列磁性组分的复合微波吸收材料。该方法使用粘接剂，制备的陶瓷可能存在裂纹较多，且无法制备形状复杂的多孔陶瓷。

鉴于此，我们提出一种基于3D打印技术的聚合物先驱体制多孔磁性陶瓷系统及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印技术的聚合物先驱体制多孔磁性陶瓷系统及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于3D打印技术的聚合物先驱体制多孔磁性陶瓷系统，所述系统包括：浆料配置单元、3D打印机和煅烧锅炉；

所述浆料配置单元包括：预处理罐和超声搅拌釜；

所述预处理罐用于制备改性造孔剂，

所述超声搅拌釜用于将改性造孔剂、磁性纳米颗粒、惰性填料与聚合物先驱体加入有机溶剂中进行搅拌混合，并通过超声波处理挥发有机溶剂，得到打印浆料；

所述3D打印机利用打印浆料打印得到素胚；

所述煅烧锅炉煅烧素胚得到多孔磁性陶瓷。

本发明还提供一种制备方法，用于制备所述的多孔磁性陶瓷，包括以下步骤：

A：浆料配置

将有机造孔剂倒入预处理罐中，并添加改性剂进行改性，处理得到改性造孔剂；

将改性造孔剂、磁性纳米颗粒、惰性填料与聚合物先驱体加入超声搅拌釜中，并添加有机溶剂进行高速搅拌混合，并通过超声波处理挥发有机溶剂，得到打印浆料；