[发明专利]一种光固化3D打印多级孔陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明是关于一种光固化3D打印多级孔陶瓷材料及其制备方法，其中，光固化3D打印多级孔陶瓷材料的制备方法包括如下步骤：将稀释剂与光敏树脂配制成初级打印树脂浆料；将陶瓷粉体、多级孔促进剂、表面活性剂配制成多级孔强化剂；多级孔促进剂包括反应性多级孔促进剂和非反应性多级孔促进剂；将初级打印树脂浆料、多级孔强化剂、弥散剂、固化剂、紫外光吸收调节剂进行混合搅拌，得到陶瓷浆料；采用光固化3D打印机对陶瓷浆料进行光固化成型处理，得到光固化成型素坯；对光固化成型素坯进行脱脂、烧结处理，得到多级孔陶瓷材料。本发明主要用于制备出孔隙分布、孔径均可控、以及孔隙率高的多级孔陶瓷材料，且该制备方法的成本较低、工艺简单。

技术领域

本发明涉及一种多孔陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种光固化3D打印多级孔陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

多孔陶瓷是以孔洞的存在为结构特征的陶瓷材料，其孔隙率通常为20-97％，具有低密度、高比表面积、低热导率、耐腐蚀等优异的性能。多孔陶瓷主要利用孔洞结构与材质相结合而具有其独特性质来达到所需的功能，在冶金、化工、生物材料等行业得到广泛的应用，如用作高温隔热材料、过滤材料、电极材料、催化剂载体等。

多孔陶瓷材料的性能与应用取决于其相组成与微结构，而其微结构主要取决于其制备方法。多级孔陶瓷材料是多孔陶瓷材料的一种，其兼具通透性好、孔隙结构发达、体积密度小、比表面积和孔体积大等优点,打破了传统单级孔材料孔结构单一的局限。

模板法是多孔陶瓷材料制备方法中的一种，模板法分为保留模板法和牺牲模板法。在传统的多孔陶瓷材料制备方法中，工艺较为复杂，很难控制多孔陶瓷的孔隙的形状和分布，这成为了多级孔陶瓷制备领域的难点。

光固化3D打印技术具有成型精度高、成型速度快的优点，可实现复杂形状的一次成型；这些特点为多孔陶瓷材料提供了便利的制备条件。目前，现有技术也公开了多种光固化3D打印多孔陶瓷材料的方法；但是，这些现有技术还无法实现制备孔隙的分布、孔径均可控的多级孔陶瓷材料。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光固化3D打印多级孔陶瓷材料及其制备方法，主要目的在于能制备出孔隙的分布、孔径均可控的多级孔陶瓷材料。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种光固化3D打印多级孔陶瓷材料的制备方法，其包括如下步骤：

初级打印树脂浆料配制步骤：将稀释剂与光敏树脂配制成初级打印树脂浆料；

多级孔强化剂配制步骤：将陶瓷粉体、多级孔促进剂、表面活性剂配制成多级孔强化剂；其中，所述多级孔促进剂包括反应性多级孔促进剂和非反应性多级孔促进剂；所述反应性多级孔促进剂包括碳纤维、Ti粉、Al粉、铵盐中的一种或多种；所述非反应性多级孔促进剂为低熔点的金属；优选的，所述非反应性多级孔促进剂包括铅、锡、锑、铟中的一种或多种；

陶瓷浆料配制步骤：将所述初级打印树脂浆料、所述多级孔强化剂、弥散剂、固化剂、紫外吸收调节剂混合、搅拌，得到陶瓷浆料；

光固化成型素坯制备步骤：采用光固化3D打印机对所述陶瓷浆料进行光固化成型处理，得到光固化成型素坯；

脱脂、烧结步骤：对所述光固化成型素坯进行脱脂、烧结处理，得到光固化3D打印多级孔陶瓷材料。

优选的，在所述初级打印树脂浆料配制步骤、所述多级孔强化剂配制步骤、及所述陶瓷浆料配制步骤中，所用到的原料的重量份数为：

光敏树脂10-15重量份；

稀释剂20-25重量份；

陶瓷粉体35-50重量份；

多级孔促进剂1-15重量份；

表面活性剂1-8重量份；