[发明专利]一种3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷浆料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷浆料及其制备方法。本发明的碳化硅陶瓷浆料包括以质量百分比计的碳化硅陶瓷粉体75～85％，有机树脂混合物15～25％，烧结助剂1～10％。有机树脂混合物包括以质量份数计的有机树脂80～95份，复合引发剂4～8份，复合分散剂1～6份。本发明的光敏碳化硅陶瓷浆料分散均匀，其固相含量是传统陶瓷浆料的数倍，更易烧结出致密的碳化硅陶瓷。同时浆料粘度仅为2000～20000mPa·S，完全符合普通3D打印机对浆料粘度的要求，成功解决了目前由于3D打印用光敏碳化硅陶瓷浆料固相含量不高，无法用3D打印技术直接光固化成型的难题。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷浆料及其制备方法，属于增材制造技术领域。

背景技术

碳化硅陶瓷以共价键为主，结合强度高，因此具有高熔点、高硬度、高弹性模量、良好的导热性和较低的热膨胀系数等优点，是很好的耐高温结构材料，被应用于各个工程领域。但是碳化硅加工困难，难以成型的劣势，难以实现轻量化制备，限制了其的发展。

3D打印技术，是一种快速成型技术，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术；3D打印陶瓷材料的发展，使得陶瓷轻量化成为可能。3D打印用陶瓷浆料中陶瓷粉体的固相含量越高，烧结出来的陶瓷器件体积收缩越少、致密度越高，陶瓷器件力学性能越高，品质越优良，所以制备出高固相含量的3D打印用陶瓷浆料一直是研究重点。不过由于陶瓷粉体本身具有一定的吸光度和折射率，使得光射入浆料内部产生散射，消耗一部分能量，因此固相含量越高的陶瓷浆料其光固化成型难度越大。目前氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷等氧化物陶瓷均可实现50vol％的3D打印，而碳化硅、氮化硅等非氧化物陶瓷，由于自身分散问题，一直无法制备高固相含量的浆料，这使得光敏碳化硅陶瓷浆料一直无法应用于3D打印领域。

发明内容

本发明解决的技术问题是：碳化硅、氮化硅等非氧化物陶瓷，由于自身分散问题，一直无法制备高固相含量的浆料，这使得光敏碳化硅陶瓷浆料一直无法应用于3D打印领域等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3D打印用高固相含量光敏碳化硅陶瓷浆料，包括以质量百分比计的碳化硅陶瓷粉体75～85％，有机树脂混合物15～20％，以及烧结助剂1～10％。

优选地，所述的有机树脂混合物包括以质量份数计的有机树脂86～94份，复合引发剂4～8份，以及复合分散剂2～6份。

优选地，所述的有机树脂为甲基丙烯酸羟乙酯HEMA、2-苯氧基乙基丙烯酸酯PHEA、1，6-己二醇二丙烯酸酯HDDA、丙烯酸异冰片酯IBOA、乙氧基丙烯酸氧苯酯EB114、丙烯酸十八烷基酯ODA、三环葵基二甲醇二丙烯酸酯TCDA、3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷bis-EA、二丙二醇二丙烯酸酯DPGDA、烷氧基化季戊四醇四丙烯酸酯EB40、3,3-(氧基双亚甲基)3-乙基氧杂环丁烷EMA、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、甲氧基聚乙二醇单丙烯酸酯MPEG350A、十二烷基甲基丙烯酸酯LMA、三缩丙二醇二丙烯酸酯TPGDA、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷3-EPOX、三乙二醇二乙烯基醚DVE-3、苯基缩水甘油醚PGE、季戊四醇三丙烯酸酯PETA、丙烯酸异辛酯2-EHA、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA、乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯BPA4EODMA和环氧树脂中的任意一种或多种的组合。

优选地，所述的复合分散剂包括硅烷偶联剂，以及油酸、硬脂酸和聚丙烯酸中的至少一种。

更优选的，所述的硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种。