用于陶瓷3DP工艺的粘结剂及其制备方法技术

本技术公开了用于陶瓷3DP工艺的粘结剂及其制备方法包括下述质量份的组分：基料75～99份、交联剂1～5份、催化剂1～5份、润湿剂1～5份、引发剂1～5份、分散剂1～5份，其中所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种；本技术方案通过将邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种作为润湿剂，有效地减小所述粘结剂的表面张力，从而提高粘结剂对于陶瓷粉末的润湿性，使得粘结剂能够在陶瓷粉末表面能够很好铺展开来，使得3DP工艺出的陶瓷制品更为致密；并且所述粘结剂的制备方法简单，使用方便。

Binder for ceramic 3D P process and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
用于陶瓷3DP工艺的粘结剂及其制备方法
本技术属于增材制造
，具体涉及用于陶瓷3DP工艺的粘结剂及其制备方法。
技术介绍
三维印刷(Three-DimensionPrinting，3DP)又称微喷射黏结(binderjetting，BJ)，该技术基于微滴喷射原理，利用喷头选择性喷射液体粘结剂，将离散粉末材料逐层按路径打印(堆积)成型，从而获得所需制件；3DP工艺与激光烧结技术类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。但是与激光烧结技术不同的是，3DP工艺中材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘结剂(如树脂)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。目前采用陶瓷粉末进行3DP工艺存在以下缺点：(1)坯体强度、韧性相对较低，通常只能做样品展示，无法使用于功能性试验；(2)在成型工艺方面，由于目前粘结剂的限制，难以制备出高致密度、低收缩率的陶瓷制件。目前，在陶瓷3DP工艺中使用的粘结剂存在的问题为：目前所用陶瓷3DP工艺使用的粘结剂的表面张力较大，使得润湿性不好，导致液体在固体表面铺展程度不够，最终使得粘结剂的粘结效果不好。
技术实现思路
本技术方案提供用于陶瓷3DP工艺的粘结剂及其制备方法，所述粘结剂具有较小的表面张力及合适的粘度，且所述粘结剂的粘度与表面张力匹配陶瓷粉末。为实现上述目的，本技术方案采用下述技术手段。用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，包括下述质量份的组分：基料75～99份、交联剂1～5份、催化剂1～5份、润湿剂1～5份、引发剂1～5份、分散剂1～5份，其中所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种。进一步地，所述基料为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。进一步地，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇双丙烯酸酯、环三烯键、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或多种。进一步地，所述引发剂为过硫酸铵或亚硫酸钠。进一步地，所述催化剂为双硫杂蒽醇或四甲基乙二胺。进一步地，所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸铵中的一种或多种。用于陶瓷3DP工艺的粘结剂的制备方法，包括以下制备过程：(1)按照上述所述的质量份数准备原料，并将基料、交联剂、润湿剂和分散剂缴械搅拌和超声混合均匀，制得混合物；(2)然后在步骤(1)制备的混合物中添加引发剂，并搅拌均匀，制得预备粘结剂；(3)在步骤(2)中制得的预备粘结剂中添加催化剂，搅拌均匀后制得所述用于陶瓷3DP工艺的粘结剂。用于陶瓷3DP工艺的粘结剂的制备方法，包括以下制备过程：(1)按照权利要求1所述的质量份数准备原料，并将基料、交联剂、润湿剂和分散剂缴械搅拌和超声混合均匀，制得混合物；(2)然后在步骤(1)制备的混合物中添加引发剂，并搅拌均匀，制得预备粘结剂；(3)将催化剂与陶瓷粉体混合均匀，得到预打印陶瓷粉体本技术方案的有益效果：本技术方案通过将邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种作为本技术方案中所述粘结剂的分散剂可以有效减小所述粘结剂的表面张力，从而提高粘结剂对于陶瓷粉末的润湿性，使得粘结剂能够在陶瓷粉末表面能够很好铺展开来，使得3DP工艺出的陶瓷制品更为致密。具体实施方式实施例1(1)将基料、交联剂、润湿剂和分散剂按照75∶5∶5∶5机械搅拌和超声混合均匀，所述基料为丙烯酸，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺与聚乙二醇双丙烯酸酯的混合物，且亚甲基双丙烯酰胺与聚乙二醇双丙烯酸酯的质量配比为2∶3，所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；(2)再加入5份引发剂继续机械搅拌混合均匀制成预备粘结剂，所用引发剂为过硫酸铵；(3)在步骤(2)中制得的预备粘结剂中添加5份催化剂，所用催化剂为四甲基乙二胺搅拌均匀后制得所述用于陶瓷3DP工艺的粘结剂。将上述制得的预备粘结剂在常温(25℃)的条件下进行表面张力测试，测得所述预备粘结剂的表面张力为32N·m-1，粘度为29Pa·s。所述粘结剂的使用：a)在3DP工艺设备上导入需要打印的模型文件；b)将上述制备好的粘结剂加入喷头中，粒径分布在5～100μm的陶瓷粉体，铺到粉料缸中；c)3DP工艺成形开始，每铺粉一次，喷嘴按照模型喷射上述制得的粘结剂，实现快速固化，如此重复，直至成形完成。实施例2(1)将基料、交联剂、润湿剂和分散剂按照80∶4∶4∶3机械搅拌和超声混合均匀，所述基料为丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的混合物，且丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的质量配比为3∶4，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯及邻苯二甲酸二辛脂的混合物，且邻苯二甲酸乙二酯与邻苯二甲酸二辛脂的的质量配比为1∶3；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮及柠檬酸铵的混合物，且聚乙烯吡咯烷酮与柠檬酸铵的质量配比为2∶5；(2)再加入5份引发剂继续机械搅拌混合均匀制成预备粘结剂，所用引发剂为亚硫酸钠；(3)在步骤(2)中制得的预备粘结剂中添加4份催化剂，所用催化剂为双硫杂蒽醇，搅拌均匀后制得所述用于陶瓷3DP工艺的粘结剂。将上述制得的预备粘结剂在常温(25℃)的条件下进行表面张力测试，测得所述预备粘结剂的表面张力为35N·m-1，粘度为26Pa·s。所述粘结剂的使用：a)在3DP工艺设备上导入需要打印的模型文件；b)将上述制备好的粘结剂加入喷头中，粒径分布在5～100μm的陶瓷粉体，铺入粉料缸中；c)3DP工艺成形开始，每铺陶瓷粉体一次，喷嘴按照模型喷射上述制得的粘结剂，实现快速固化，如此重复，直至成形完成。实施例3(1)将基料、交联剂、润湿剂和分散剂按照85∶5∶3∶2机械搅拌和超声混合均匀，所述基料为丙烯酸羟丙酯的混合物，交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯，所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯及邻苯二甲酸二辛脂的混合物，且邻苯二甲酸乙二酯与邻苯二甲酸二辛脂的的质量配比为1∶3；所述分散剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮及柠檬酸铵的混合物，且聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮与柠檬酸铵的质量配比为1∶2∶5；(2)再加入3份引发剂继续机械搅拌混合均匀制成预备粘结剂，所用引发剂为过硫酸铵与亚硫酸钠的混合物，且所述过硫酸铵与亚硫酸钠的质量配比为1∶3；(3)在步骤(2)中制得的预备粘结剂中添加2份催化剂，所用催化剂为双硫杂蒽醇及四甲基乙二胺的混合物，且双硫杂蒽醇与四甲基乙二胺的质量配比为2∶3，搅拌均匀后制得所述用于陶瓷3DP工艺的粘结剂。将上述制得的预备粘结剂在常温(25℃)的条件下进行表面张力测试，测得所述预备粘结剂的表面张力为37N·m-1，粘度为28Pa·s。所述粘结剂的使用：a)在3DP工艺设备上导入需要打印的模型文件；b)将上述制备好的粘结剂加入喷头中，粒径分布在5～100μm的陶瓷粉体，铺入粉料缸中；c)3DP工艺成形开始，每铺陶瓷粉体一次，喷嘴按照模型喷射上述制得的粘结剂，实现快速固化，如此重复，直至成形完成。实施例4(1)将基料、交联剂、润湿剂和分散剂按照85∶5∶2∶2机械搅拌和超声混合均匀，所述基料为丙烯酸与丙烯酸羟丙酯的混合物，且丙烯酸、丙烯酸羟丙酯及丙烯酸羟基乙酯的质量配比为1∶3∶4，交联剂为亚甲基双丙烯酰胺及三烯丙基异氰脲酸酯的混合物，其中所述甲基双丙烯酰胺与三烯丙基异氰脲酸酯的质量配比为1∶2；润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二辛脂及邻苯二甲酸二丁酯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，其特征在于，包括下述质量份的组分：基料75～99份、交联剂1～5份、催化剂1～5份、润湿剂1～5份、引发剂1～5份、分散剂1～5份，其中所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，其特征在于，包括下述质量份的组分：基料75～99份、交联剂1～5份、催化剂1～5份、润湿剂1～5份、引发剂1～5份、分散剂1～5份，其中所述润湿剂为邻苯二甲酸乙二酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，其特征在于，所述基料为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，其特征在于，所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇双丙烯酸酯、环三烯键、三烯丙基异氰脲酸酯中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵或亚硫酸钠。5.根据权利要求1所述的用于陶瓷3DP工艺的粘结剂，其特征在于，所述催化剂为双硫杂蒽醇或四甲基乙二胺。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金枫，邓欣，屈志，伍尚华，王君衡，吴爵盛，周荣光，李艳辉，聂光临，伍海东，刘金洋，
申请(专利权)人：广东峰华卓立科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44