[发明专利]用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料及制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料及制备方法及应用，通过不同粒径氧化锆粉体的颗粒级配进一步提高氧化锆陶瓷浆料的流体特性以及打印坯体的机械性能，通过本发明方法制备的氧化锆陶瓷浆料流变性能更好，可打印性更高，经挤出成形3D打印制备的陶瓷坯体在不改变陶瓷浆料固含量的情况下，相对密度、线性收缩率、抗弯强度等物理、机械性能都有所提高。

技术领域

本发明属于增材制造的打印材料技术领域，涉及一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料，特别涉及一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料及制备方法及应用。

背景技术

氧化锆生物陶瓷由于具有良好的生物相容性和机械性能，已经被广泛应用于制备义齿、人工关节、人工骨等人体植入物。但是传统的陶瓷制备技术存在生产周期长、制造成本高，制造复杂形状陶瓷样件困难等问题，因此制约了氧化锆生物陶瓷在医学领域的应用和发展。

近年来，基于挤出成形的3D打印陶瓷技术作为一种重要的陶瓷材料增材制造工艺，因为其工艺流程简单、设备成本低、材料适用性更广泛等优点越来越受到广泛的关注和研究。

基于挤出成形的陶瓷材料3D打印技术的关键是制备出具有高固相含量且流动特性良好，具有可打印性的陶瓷浆料。在以往的陶瓷浆料制备中，固含量和流动性是一对比较难以解决的矛盾，提高固含量，浆料中游离的液体变少，从而造成了浆料的流动性差，进而影响可打印性，在打印的过程中容易造成堵塞、团聚等现象。相反，如果在制备浆料的过程中加入较多的溶剂，可以充分润湿陶瓷粉末颗粒，增加其浆料的流动性，可打印性提高，但是造成陶瓷浆料悬浮液体系中陶瓷粉末颗粒的固含量偏低，打印后的陶瓷坯体经高温烧结后收缩率提高，致密度降低，还会伴有变形，裂纹等现象发生，进而影响陶瓷坯体烧结后的机械性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料及制备方法及应用，通过该方法制备的陶瓷浆料可以获得更高的固含量，进而提高打印坯体的物理和机械性能。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料，其特征在于：包括固体原料、分散剂、粘结剂、塑性剂、润滑剂及pH调节剂；

所述固体原料的组成及质量百分比为：

亚微米级氧化锆 ZrO290％～100％

纳米级氧化锆 ZrO20～10％；

所述分散剂为聚丙烯酸钠；

所述粘结剂为海因环氧树脂；

所述塑性剂为聚乙二醇；

所述润滑剂为丙三醇；

所述pH调节剂为氢氧化钠。

一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料的制备方法，其特征在于：所述方法的步骤为：

1)氧化锆级配：将两种不同粒径的氧化锆粉体按照不同质量比进行级配；

2)预混溶液配制：在去离子水中依次加入分散剂聚丙烯酸钠、海因环氧树脂含量3wt％的粘结剂、聚乙二醇含量0.2wt％的塑性剂及丙三醇含量0.3wt％的润滑剂，配置双粒径氧化锆陶瓷浆料的预混溶液，并将该预混溶液以60rpm的速度进行磁力搅拌20分钟，至完全溶解，在预混溶液中滴入氢氧化钠溶液调节pH至10.8～11.0；

3)物料混合：将称量好的两种氧化锆粉体按照级配关系依次放入球磨罐中，并加入步骤2)的预混溶液，进行球磨混合，制备固含量为58vol.％的双粒径氧化锆陶瓷浆料，采用直径为10mm的氧化锆球作为球磨介质，球料比为1:4，球磨转速为1300r/min，球磨时间为12h。

一种用于3D打印的齿科氧化锆陶瓷浆料的应用，其特征在于：包括如下步骤：