一种抗菌环保3D打印陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及3D打印陶瓷材料，公开了一种抗菌环保3D打印陶瓷材料及其制备方法。该材料由以下组分及重量份组成：改性高岭土40‑60份、氧化铝20‑25份、氧化锆10‑15份、二氧化钛10‑15份、丙烯酸树脂8‑10份、酚醛环氧树脂3‑5份、TPO‑L0.3‑0.5份、三芳基硫鎓盐0.1‑0.3份、分散剂0.5‑1份。该材料能够吸附空气或水中的污染物和有害菌，在光照下可降解，并且该材料能够两次光照固化，成型效果好，适用于3D打印技术，制备方法工艺简单，可制作成瓷砖、过滤器或装饰品等一系列陶瓷制品，对3D打印陶瓷材料的开发及应用有实际意义。

An Antibacterial and Environmentally Friendly 3D Printing Ceramic Material and Its Preparation Method

The invention relates to a 3D printing ceramic material, and discloses an anti-bacterial and environmentally friendly 3D printing ceramic material and a preparation method thereof. The material consists of 40 60 phr of modified kaolin, 20 25 phr of alumina, 10 15 phr of zirconia, 10 15 phr of titanium dioxide, 8 10 phr of acrylic resin, 3 5 phr of phenolic epoxy resin, TPO L0.3 0.5 phr, 0.1 phr of triaryl sulfonium salt and 0.5 phr of dispersant. The material can absorb pollutants and harmful bacteria in air or water, degrade under light, and can be cured twice under light. It has good forming effect. It is suitable for 3D printing technology. The preparation method is simple, and can be made into a series of ceramic products such as ceramic tiles, filters or decorations. It has practical significance for the development and application of 3D printing ceramic materials.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌环保3D打印陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及3D打印陶瓷材料，尤其涉及一种抗菌环保3D打印陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
当今社会，健康是人们最关心的问题，空气或水中含有对人体有害的各种污染物，此外，建筑装饰材料中释放的各种有害物质也是危害人们健康的重要因素，目前，人们多选用空气净化器或净水器摆放在室内，达到净化空气和水的作用，但这些机器价格昂贵，需要电能驱动使用，并不经济环保，而且占用室内空间，不够美观，耗材如不及时更换，还易出现二次污染的问题。申请号为201610628106.5的中国专利公开了一种环保型3D打印用粘土材料，包括以下质量配比的原料：粘土料：碳酸钙粉末：草木灰：特定合成剂：淀粉合成剂：水＝20-30：8-16：6-10：4-9：4-6：10-25；具有较高耐磨强度、冲击强度、抗震强度，塑性好，易成型，精度高等优点，适用于3D打印成型技术，所用原料资源丰富，可循环利用，但是，该材料没有抗菌和去除污染物的作用。申请号为201611049167.2的中国专利公开了一种抑菌3D打印线材及其制备方法，所述制备方法包括：将水性环氧树脂、硝酸银和水混合后，过滤、烘干后得到抑菌树脂；将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、所述抑菌树脂、聚乳酸、光敏树脂、尼龙、铝粉、陶瓷纤维、引发剂、交联剂和色料混合后熔融，形成熔融液M；将所述熔融液M拉丝成型得到所述抑菌3D打印线材，解决了3D打印材料长时间在潮湿环境中存放，其表面容易发霉的问题，也无法去除已有的污染物。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种抗菌环保3D打印陶瓷材料及其制备方法，采用壳聚糖改性的高岭土和二氧化钛为原料，能够吸附空气或水中的污染物和有害菌，在光照下可降解，并且成型效果好，适用于3D打印技术。本专利技术的具体技术方案为：该材料由以下组分及重量份组成：改性高岭土40-60份、氧化铝20-25份、氧化锆10-15份、二氧化钛10-15份、丙烯酸树脂8-10份、酚醛环氧树脂3-5份、TPO-L0.3-0.5份、三芳基硫鎓盐0.1-0.3份、分散剂0.5-1份；其中改性高岭土为壳聚糖表面包覆的高岭土。作为优选，所述分散剂为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的一种或几种。壳聚糖高温煅烧后能够形成有多孔结构的活性炭，能够吸附空气或水中的污染物和有害菌，二氧化钛有光催化效果，能够在紫外光下降解被吸附的污染物，不易出现吸附饱和导致二次污染的问题；该陶瓷材料是一种3D打印材料，无需原坯和模具，制作精度高，制作周期短，可以实现个性化制作，因此不仅可以制备成陶瓷砖或陶瓷颗粒，还能够制备成各种不同工艺摆件等装饰品，因此在去除有害物质的同时，还能达到美观实用的效果；高岭土表面包覆壳聚糖后，能够降低黏土颗粒间的黏性，有利于降低浆料黏度，方便成型过程中浆料的挤出。该材料的制备方法包含以下步骤：1）称取高岭土加入水中，超声分散10-30min，得到分散液；2）在超声条件下，逐滴加入壳聚糖醋酸水溶液，继续超声5-10min，过滤后得改性高岭土；3）将丙烯酸树脂、酚醛环氧树脂、TPO-L、三芳基硫鎓盐、分散剂按配方混合成均匀溶液，再按配方加入改性高岭土、氧化铝、氧化锆和二氧化钛，搅拌，制成浆料。作为优选，所述步骤2）中壳聚糖和高岭土的质量比为1:0.1-0.2。作为优选，所述步骤2）中醋酸水溶液浓度为2-4wt%。作为优选，所述步骤2）中壳聚糖浓度为2-4wt%。作为优选，所述步骤3）中搅拌为350-550r/min机械搅拌，搅拌时间30-50min。作为优选，该材料的使用方法为：将材料装入3D打印机进行打印，采用高压汞灯对材料进行第一次光固化，第一次固化结束后，采用低压汞灯对材料进行第二次光固化，得到陶瓷生坯，将陶瓷生坯进行预排树脂后，进行烧结，得到陶瓷成品。首先采用长波固化，穿透力强，适于有色厚膜层快速固化，支撑打印出的陶瓷填料不坍塌，但自由基聚合固化，树脂收缩率高，有氧气抑制作用，因此长波固化后，内部支撑作用良好，内部浆料和表面仍具有一定流动性，能够填充收缩造成的空隙，表面流平，并且能够降低内应力，再短波固化，适于表面固化，收缩率低，没有氧气抑制作用，产品表面平滑，有利于后期排胶烧结。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用壳聚糖改性的高岭土和二氧化钛为3D打印陶瓷材料的原料，能够吸附空气或水中的污染物和有害菌，在光照下可降解，并且该材料能够两次光照固化，成型效果好，适用于3D打印技术，制备方法工艺简单，可制作成瓷砖、过滤器或装饰品等一系列陶瓷制品，对3D打印陶瓷材料的开发及应用有实际意义。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例1称取高岭土加入水中，超声分散30min，得到分散液；在超声条件下，逐滴加入壳聚糖醋酸水溶液，醋酸水溶液浓度为4wt%，壳聚糖浓度为3wt%，壳聚糖和高岭土的质量比为1:0.1，继续超声10min，过滤后得改性高岭土；将8份丙烯酸树脂、3份酚醛环氧树脂、0.3份TPO-L、0.1份三芳基硫鎓盐、0.8份丙烯酸酯按配方混合成均匀溶液，再按配方加入50份改性高岭土、25份氧化铝、15份氧化锆和15份二氧化钛，550r/min机械搅拌50min，制成浆料。所得陶瓷制品相对密度为90%，维氏硬度10.2GPa，残碳量为1.5wt%。实施例2称取高岭土加入水中，超声分散10min，得到分散液；在超声条件下，逐滴加入壳聚糖醋酸水溶液，醋酸水溶液浓度为2wt%，壳聚糖浓度为2wt%，壳聚糖和高岭土的质量比为1:0.15，继续超声5min，过滤后得改性高岭土；将10份丙烯酸树脂、5份酚醛环氧树脂、0.5份TPO-L、0.3份三芳基硫鎓盐、0.5份甲基丙烯酸酯按配方混合成均匀溶液，再按配方加入60份改性高岭土、20份氧化铝、10份氧化锆和12份二氧化钛，400r/min机械搅拌30min，制成浆料。所得陶瓷制品相对密度为92%，维氏硬度12GPa，残碳量为0.7wt%。实施例3称取高岭土加入水中，超声分散20min，得到分散液；在超声条件下，逐滴加入壳聚糖醋酸水溶液，醋酸水溶液浓度为3wt%，壳聚糖浓度为3wt%，壳聚糖和高岭土的质量比为1:0.1，继续超声7min，过滤后得改性高岭土；将9份丙烯酸树脂、4份酚醛环氧树脂、0.4份TPO-L、0.2份三芳基硫鎓盐、0.5份丙烯酸酯、0.5份甲基丙烯酸酯按配方混合成均匀溶液，再按配方加入40份改性高岭土、23份氧化铝、12份氧化锆和10份二氧化钛，350r/min机械搅拌40min，制成浆料。所得陶瓷制品相对密度为91%，维氏硬度11.3GPa，残碳量为1.1wt%。本专利技术中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本专利技术中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术作任何限制，凡是根据本专利技术技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本专利技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌环保3D打印陶瓷材料，其特征在于：该材料由以下组分及重量份组成：改性高岭土40‑60份、氧化铝20‑25份、氧化锆10‑15份、二氧化钛10‑15份、丙烯酸树脂8‑10份、酚醛环氧树脂3‑5份、TPO‑L0.3‑0.5份、三芳基硫鎓盐0.1‑0.3份、分散剂0.5‑1份；其中改性高岭土为壳聚糖表面包覆的高岭土。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌环保3D打印陶瓷材料，其特征在于：该材料由以下组分及重量份组成：改性高岭土40-60份、氧化铝20-25份、氧化锆10-15份、二氧化钛10-15份、丙烯酸树脂8-10份、酚醛环氧树脂3-5份、TPO-L0.3-0.5份、三芳基硫鎓盐0.1-0.3份、分散剂0.5-1份；其中改性高岭土为壳聚糖表面包覆的高岭土。2.如权利要求1所述的抗菌环保3D打印陶瓷材料，其特征在于，所述分散剂为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯中的一种或几种。3.一种权利要求1所述的抗菌环保3D打印陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包含以下步骤：1）称取高岭土加入水中，超声分散10-30min，得到分散液；2）在超声条件下，逐滴加入壳聚糖醋酸水溶液，继续超声5-10min，过滤后得改性高岭土；3）将丙烯酸树脂、酚醛环氧树脂、TPO-L、三芳基硫鎓盐、分散剂按配方混合成均匀溶液，再按配方加入改性高岭土、氧化铝、氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣雨，李博，
申请(专利权)人：杭州创屹机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33