一种新型陶瓷浆料及其制备的陶瓷和应用制造技术

本发明专利技术属于陶瓷技术领域，公开了一种新型陶瓷浆料及其制备的陶瓷和应用。所述陶瓷浆料是将陶瓷颗粒与分散剂混合，获得改性陶瓷颗粒，烘干，造粒，得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体、光敏树脂和溶解液进行球磨混合，经过除泡制得。该陶瓷浆料具有高固含量且保持低黏度、流动性好，陶瓷打印设比无需设置刮刀，简化了工艺，极大降低设备成本。解决了陶瓷浆料打印过程中固含量太低以及黏度过高的问题。树脂在溶解液中溶解便于浆料收集，节省了原料成本。最终脱脂、烧结制备具有优异性能的复杂形状陶瓷材料。

A new type of ceramic slurry and its ceramics and Applications

The invention belongs to the technical field of ceramics, and discloses a novel ceramic slurry, a ceramics prepared and an application thereof. The ceramic slurry is prepared by mixing ceramic particles with dispersant to obtain modified ceramic particles, drying, granulating, and obtaining ceramic powders; ceramic powders, photosensitive resins and solution are mixed by ball milling and defoamed. The ceramic paste has high solid content, low viscosity and good fluidity. The ceramic printing setting ratio does not need to set a scraper, which simplifies the process and greatly reduces the cost of equipment. It solves the problem of too low solid content and high viscosity during printing process of ceramic paste. The resin dissolves in the dissolving liquid to facilitate the collection of slurry and save the cost of raw materials. Finally, a complex shape ceramic material with excellent properties was prepared by degreasing and sintering.

【技术实现步骤摘要】
一种新型陶瓷浆料及其制备的陶瓷和应用
本专利技术属于陶瓷
，更具体地，涉及一种新型陶瓷浆料及其制备的陶瓷和应用。
技术介绍
陶瓷3D打印基于数字化直接成型，可实现各种复杂形状陶瓷材料的制备。目前，应用较广的陶瓷3D打印主要是光固化成型技术(SLA)，也称作数字光处理技术(DLP)。DLP技术打印陶瓷主要有两种途径，即陶瓷固溶于光敏树脂制备陶瓷浆料进行打印成型，另一种为制备陶瓷前驱体溶液进行打印。陶瓷浆料既可以打印氧化物，也可以打印非氧化物，并且具有更小的收缩率。因此，采用陶瓷浆料进行3D打印制备陶瓷材料作为DLP技术的主流。DLP技术通过对固含陶瓷颗粒的光敏树脂进行固化，进行逐层打印。通过DLP技术进行陶瓷3D打印时，核心技术就是陶瓷浆料的制备，陶瓷颗粒含量太少会造成脱脂过程中大量有机物的挥发，导致打印后样品收缩甚至变形，并且难以致密化；然而，陶瓷固含量过多则影响浆料的黏度，黏度过大不利于浆料的流动，浆料流动性差，影响打印的精度，不利于打印的进行。虽然，目前通过加入各种添加剂控制浆料黏度以及稳定，但是还是没有从本质上解决陶瓷浆料黏度以及沉淀问题。并且，陶瓷浆料在制备的时候，因为黏度过大，损耗大量的原料。本专利技术通过在将改性后陶瓷浆料与光敏树脂混合时，再引入可溶解树脂但不影响光敏树脂固化的溶解液，通过球磨获得陶瓷浆料，由于溶解液的加入，使得光敏树脂溶解于溶解液中，便于收集陶瓷浆料的同时又极大地降低了陶瓷浆料的浓度。并且，在打印过程中可以调节光强和曝光时间来调整打印温度，从而实现溶解剂在挥发的同时又不影响陶瓷浆料的固化，逐层打印，实现最终样品的打印成型。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种新型陶瓷浆料。本专利技术的另一目的在于提供一种上述新型陶瓷浆料制备的陶瓷。本专利技术的再一目的在于提供一种上述陶瓷的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种新型陶瓷浆料，所述陶瓷浆料是将陶瓷颗粒与分散剂混合，获得改性陶瓷颗粒，烘干，造粒，得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体、光敏树脂和溶解液进行球磨混合，经过除泡制得。优选地，所述的分散剂为油酸、硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、酯基季铵盐或聚乙二醇辛基苯基醚中的一种以上，所述溶解液为异丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丙酯、无水乙醇或丙酮中的一种以上，所述陶瓷颗粒为Al2O3、SiC、Si3N4、ZrO2或ZrB2。优选地，所述光敏树脂包括单体、低聚物、光引发剂、光敏剂、增感剂和消泡剂。优选地，所述单体、低聚物、光引发剂、光敏剂、增感剂和消泡剂的质量比为：(10～90)：(10～90)：(0.1～5)：(0.1～5)：(0.1～5)：(0.1～5)。更为优选地，所述单体为已二醇二丙烯酸酯、烷氧基丙烯酸酯、聚氨酯二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯六丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯中的一种以上；所述低聚物为丙烯酸酯、丙烯酸胺或硅烷丙烯酸酯中的一种以上，所述光引发剂为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸乙酯、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂铁、2-异丙基硫杂蒽酮、4-苯基二苯甲酮或2-苯基苄-2-二甲基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮中的一种以上，所述光敏剂为间-四羟基苯基二氢卟酚、初卟啉锡、苯卟啉衍生物、苯并卟啉衍生物单酸、亚甲苯兰、酞青类或N-天门冬酰基二氢卟酚中的一种以上，所述增感剂为脂肪族叔胺、乙醇胺类叔胺、叔胺型苯甲酸酯或丙烯酰氧基叔胺中的一种以上，所述消泡剂为巴斯夫-8034A、巴斯夫-NXZ或毕克-555中的一种以上。优选地，所述陶瓷颗粒和分散剂的质量比为(90～99.5)：(0.05～10)，所述溶解液与光敏树脂的质量比为(1～90)：(99～10)。优选地，所述烘干的温度为30～100℃，所述造粒的球粒径为0.01～10微米。一种陶瓷，将上述的新型陶瓷浆料经过脱脂后保温，然后再经烧结并保温处理后制得。优选地，所述脱脂的温度为300～800℃，所述的烧结的温度为900～2200℃，所述保温的时间均为0.5～24h。所述的陶瓷在3D打印领域中的应用。图1为陶瓷3D打印原理示意图。如图1所示，3D打印机包括料槽、FEP透光膜、反射镜、投影仪和成型平台。反射镜的转动使投影仪发出的光源按照设定路径移动，FEP透光膜贴在料槽底盘内侧，保证光源透过的同时，防止打印的样品粘在料槽底盘，料槽用来装陶瓷浆料，在打印过程中，每打印一层样品，成型平台往上移动一定距离，从而继续打印下一层。料槽中的陶瓷浆料是往光敏树脂中掺杂了陶瓷颗粒，在特定波长的光照下根据切片后单层轮廓发生固化，然后逐层叠加，打印得到复杂形状的陶瓷坯体。从图1中可知，在不设置刮刀的基础上，陶瓷浆料必须保持较好的流动性才能完成打印过程。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.本专利技术的陶瓷浆料黏度低、流动性好，陶瓷打印时无需设置刮刀，简化了工艺，极大降低设备成本。实现了陶瓷高固含量以及低粘度的制备，陶瓷体积分数高达70％，黏度远低于3Pa·S，最终制备复杂形状Al2O3陶瓷材料致密度达到98％，解决了陶瓷浆料打印过程中固含量太低以及黏度过高的问题。2.本专利技术树脂在溶解液中溶解便于浆料收集，节省了原料成本，陶瓷浆料的利用率高，减少增材制造过程原材料的损耗。3.本专利技术陶瓷浆料可以实现均匀分散，无沉淀。附图说明图1为陶瓷3D打印原理示意图。图2为用实施例1制备的陶瓷浆料放置一天后采用3D打印的Al2O3陶瓷的照片。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。实施例11.将Al2O3陶瓷颗粒(Al2O3粒径为0.5μm，纯度为99％)与油酸分散剂混合，油酸的质量为0.1％，在80℃温度下烘干后，获得改性Al2O3陶瓷颗粒，造粒得到球形的Al2O3陶瓷粉体。2.将Al2O3陶瓷粉体、光敏树脂(包括70wt％已二醇二丙烯酸酯、29.5wt％丙烯酸胺、0.1wt％(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、0.1wt％间-四羟基苯基二氢卟酚、0.2wt％脂肪族叔胺和0.1％巴斯夫-NXZ)和溶解液丁酮进行球磨混合，经过除泡，制备得到陶瓷浆料。其中，丁酮相对于光敏树脂的质量为80％，陶瓷浆料中陶瓷的体积占比为70％。上述所得的陶瓷浆料的黏度为200mPa·S。图2为用本实施例制备的陶瓷浆料放置一天后采用3D打印的Al2O3陶瓷的照片。从图2可看出，陶瓷浆料打印的Al2O3坯体成型良好，陶瓷浆料在放置24h后仍然无沉淀，不影响打印。采用DLP陶瓷3D打印设备进打印，打印坯体在500℃进行脱脂3h，在1550℃烧结6h制备复杂形状陶瓷样品，最终对所得Al2O3陶瓷样品进行性能测试，其Al2O3陶瓷的硬度为15GPa，抗弯强度为800MPa，断裂韧性为10MPa·m1/2。实施例21.陶瓷粉体为ZrO2(纯度为99％，粒径为50nm)，陶瓷浆料中陶瓷比例为40％，浆料黏度为100mPa·S，光敏树脂(包括70wt％已二醇二丙烯酸酯、29w本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型陶瓷浆料，其特征在于，所述陶瓷浆料是将陶瓷颗粒与分散剂混合，获得改性陶瓷颗粒，烘干，造粒，得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体、光敏树脂和溶解液进行球磨混合，经过除泡制得。

【技术特征摘要】
1.一种新型陶瓷浆料，其特征在于，所述陶瓷浆料是将陶瓷颗粒与分散剂混合，获得改性陶瓷颗粒，烘干，造粒，得到陶瓷粉体；将陶瓷粉体、光敏树脂和溶解液进行球磨混合，经过除泡制得。2.根据权利要求1所述的新型陶瓷浆料，其特征在于，所述陶瓷颗粒为Al2O3、SiC、Si3N4、ZrO2或ZrB2，所述的分散剂为油酸、硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠、酯基季铵盐或聚乙二醇辛基苯基醚中的一种以上，所述溶解液为异丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丙酯、无水乙醇或丙酮中的一种以上。3.根据权利要求1所述的新型陶瓷浆料，其特征在于，所述光敏树脂包括单体、低聚物、光引发剂、光敏剂、增感剂和消泡剂。4.根据权利要求3所述的新型陶瓷浆料，其特征在于，所述单体、低聚物、光引发剂、光敏剂、增感剂和消泡剂的质量比为：(10～90)：(10～90)：(0.1～5)：(0.1～5)：(0.1～5)：(0.1～5)。5.根据权利要求3所述的新型陶瓷浆料，其特征在于，所述单体为已二醇二丙烯酸酯、烷氧基丙烯酸酯、聚氨酯二丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯六丙烯酸酯、季戊四醇丙烯酸酯或三丙二醇二丙烯酸酯中的一种以上；所述低聚物为丙烯酸酯、丙烯酸胺或硅烷丙烯酸酯中的一种以上，所述光引发剂为(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦、苯基双(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟明，吴利翔，牛文彬，尹梓绅，林锐霖，陈志伟，林华泰，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44