一种陶瓷粉体的改性方法及陶瓷粉体技术

本发明专利技术适用于材料技术领域，提供了一种陶瓷粉体的改性方法及陶瓷粉体，所述陶瓷粉体的改性方法包括：在弱酸性环境下，于有机溶剂中，采用改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，烘干处理后，得一次改性陶瓷粉体；所述改性剂携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与陶瓷粉体表面的羟基进行结合反应的基团；在有机溶剂中，充分溶解热引发剂后，加入光敏树脂以及所述一次改性陶瓷粉体，加热搅拌充分后，烘干处理，即得二次改性后的陶瓷粉体。本发明专利技术通过改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，进而利用该改性剂的碳碳双键与光敏树脂进行聚合反应，使得光敏树脂与改性后的陶瓷粉体形成牢固的化学结合，从而使得陶瓷粉体与光敏树脂之间具有良好的互溶性与结合力。

A modification method of ceramic powder and ceramic powder

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷粉体的改性方法及陶瓷粉体
本专利技术属于材料
，尤其涉及一种陶瓷粉体的改性方法及陶瓷粉体。
技术介绍
用于陶瓷3D打印的陶瓷光固化浆料绝大多数是采用非水性的光敏树脂体系，这是因为非水性的光敏树脂体系具有更宽的折射率范围、更多固化树脂特性选择，例如：树脂的硬度、收缩等。在陶瓷光固化浆料的配方组成中，大体包括以下几种：陶瓷粉末、齐聚物、单体稀释剂、分散剂、光引发剂、增塑剂等，为了达到结构陶瓷需求的力学性能，需要使其配方中的陶瓷粉末质量比尽可能的高。而一般常见的结构陶瓷粉体，例如氧化铝、氧化锆、氧化硅等，如果颗粒粒径越小，其制作高固含量光固化浆料的难度就越高，究其原因，一是在于颗粒表面的性质都是亲水结构，与非水性的光固化树脂体系亲和性并不好，第二个原因在于小颗粒的陶瓷粉体由于具有较高的表面能而倾向于团聚，造成浆料的粘度增加。而常见的改善陶瓷粉体与光敏树脂之间亲和性的方法有：添加润湿分散剂、采用表面改性的方式在颗粒表面引入与树脂亲和性相对较好的分子链等，然而，尽管能够通过这些手段来改善粉体与树脂的亲和性，由于改性粉体与树脂之间仍然存在结构性的差异，会造成粉体与光敏树脂之间的亲和力的改善仍然有限，并且在光固化浆料中粉体与树脂之间的稳定性也会受到限制。由此可见，现有的陶瓷粉体改性手段存在对陶瓷粉体与光敏树脂之间的亲和力改善效果有限，且稳定性受限的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种陶瓷粉体的改性方法，旨在解决现有的陶瓷粉体改性手段存在对陶瓷粉体与光敏树脂之间的亲和力改善效果有限，且稳定性受限的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种陶瓷粉体的改性方法，包括：在弱酸性环境下，于有机溶剂中，采用改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，烘干处理后，得一次改性陶瓷粉体；所述改性剂携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与所述陶瓷粉体表面的羟基进行结合反应的基团；在有机溶剂中，充分溶解热引发剂后，加入光敏树脂以及所述一次改性陶瓷粉体，加热搅拌充分后，烘干处理，即得二次改性后的陶瓷粉体。本专利技术实施例还提供一种陶瓷粉体，所述陶瓷粉体经所述的陶瓷粉体的改性方法改性得到。本专利技术实施例提供的陶瓷粉体的改性方法，通过携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与羟基进行结合反应的基团的改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，进而利用该改性剂的碳碳双键与光敏树脂进行聚合反应，使得光敏树脂与改性后的陶瓷粉体形成牢固的化学结合，从而使得陶瓷粉体与光敏树脂之间具有良好的互溶性与结合力，稳定性好；同时，本专利技术改性方法有利提高陶瓷粉体在树脂体系中的分散性与亲和性。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例基于现状，提出一种用于陶瓷3D打印的陶瓷粉体的改性方法，通过携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与羟基进行结合反应的基团的改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，进而利用该改性剂的碳碳双键与光敏树脂进行聚合反应，使得光敏树脂与改性后的陶瓷粉体形成牢固的化学结合，从而使得陶瓷粉体与光敏树脂之间具有良好的互溶性与结合力，稳定性好；同时，本专利技术改性方法有利提高陶瓷粉体在树脂体系中的分散性与亲和性。在本专利技术实施例中，所述陶瓷粉体的改性方法，包括：在弱酸性环境下，于有机溶剂中，采用改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，烘干处理后，得一次改性陶瓷粉体；所述改性剂携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与所述陶瓷粉体表面的羟基进行结合反应的基团；在有机溶剂中，充分溶解热引发剂后，加入光敏树脂以及所述一次改性陶瓷粉体，加热搅拌充分后，烘干处理，即得二次改性后的陶瓷粉体。在本专利技术实施例中，有机溶剂的具体种类不做限制，以下具体实施例中有机溶剂为无水乙醇、冰乙酸与水的混合溶液或者无水乙醇，有机溶剂的使用种类对体系性能影响极小，可忽略不计。在本专利技术实施例中，所述陶瓷粉体为氧化物陶瓷粉体，可以为氧化铝陶瓷粉体、或者氧化硅陶瓷粉体、氧化锆陶瓷粉体，其表面含有羟基，所述陶瓷粉体通过购买所得，可购自氧化铝厂家例如Alteo公司、住友公司的产品、氧化锆厂家例如东方锆业、赛瓷公司等、氧化硅厂家例如辉迈粉体科技有限公司等；其D50：0.2-10μm，BET：1-15m2/g，值得注意的是，本专利技术所用陶瓷粉体不受购买厂家限制。在本专利技术实施例中，所述改性剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧乙基马来酸单酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或几种。在本专利技术实施例中，所述改性剂与所述陶瓷粉体的质量比为0.001～0.02:1；改性剂作为一次改性的主要作用试剂，其种类和用量决定了改性效果的好坏。改性剂为含有可与粉体表面羟基反应的基团以及双键。当改性剂的用量过少，会导致接枝到粉体表面的改性剂较少，从而致使二次改性时树脂与改性剂的结合量受限，粉体表面改性上的树脂如果不够，那么与粉体的亲和性就会不够。反之，如果改性剂过量，改性剂的自聚合比例也就增加，真正接枝到粉体表面的改性剂可能更少，如此改性的效果也久会更差；因此，改性剂的用量很关键。在本专利技术实施例中，所述光敏树脂与所述一次改性陶瓷粉体的质量比为0.005～0.05:1。在本专利技术实施例中，所述热引发剂与所述光敏树脂的重量比为0.01～0.1:1；二次改性为利用的树脂和改性剂的热聚合反应，热引发剂作为热聚合反应的必要条件，其用量直接关系到热聚合反应的效果。过少，会导致树脂与粉体表面的改性剂聚合的效率较低，过高会导致树脂热聚合难以控制，形成过长或者空间交联程度过高的聚合反应，会影响粉体和树脂的亲和性。在本专利技术实施例中，所述热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯中的一种或几种。在本专利技术实施例中，所述光敏树脂为环氧丙烯酸酯齐聚物、聚酯丙烯酸酯齐聚物、聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、乙氧化双酚A二丙烯酸酯、乙氧化双酚A二丙烯酸酯，1,6-乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、二-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯中的一种。在本专利技术一个优选的实施例中，所述在弱酸性环境下，于有机溶剂中，采用改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，烘干处理后，得一次改性陶瓷粉体的步骤，具体包括：在有机溶剂中加入改性剂，并调节pH至4～6，搅拌充分后，加入陶瓷粉体，并于50℃～100℃下水浴加热搅拌、冷凝回流3～12小时后，进行离心清洗以及50℃～100℃烘干处理，得一次改性陶瓷粉体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，包括：/n在弱酸性环境下，于有机溶剂中，采用改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，烘干处理后，得一次改性陶瓷粉体；所述改性剂携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与所述陶瓷粉体表面的羟基进行结合反应的基团；/n在有机溶剂中，充分溶解热引发剂后，加入光敏树脂以及所述一次改性陶瓷粉体，加热搅拌充分后，烘干处理，即得二次改性后的陶瓷粉体。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，包括：
在弱酸性环境下，于有机溶剂中，采用改性剂对陶瓷粉体进行表面改性，烘干处理后，得一次改性陶瓷粉体；所述改性剂携带有可发生聚合反应的碳碳双键以及可与所述陶瓷粉体表面的羟基进行结合反应的基团；
在有机溶剂中，充分溶解热引发剂后，加入光敏树脂以及所述一次改性陶瓷粉体，加热搅拌充分后，烘干处理，即得二次改性后的陶瓷粉体。


2.如权利要求1所述的陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，所述改性剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧乙基马来酸单酯、烷基丙烯酸酯磷酸酯中的一种或几种。


3.如权利要求1所述的陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，所述改性剂与所述陶瓷粉体的质量比为0.001~0.02:1。


4.如权利要求1所述的陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，所述光敏树脂与所述一次改性陶瓷粉体的质量比为0.005~0.05:1。


5.如权利要求1所述的陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，所述热引发剂与所述光敏树脂的重量比为0.01~0.1:1。


6.如权利要求1所述的陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，所述热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯中的一种或几种。


7.如权利要求1所述的陶瓷粉体的改性方法，其特征在于，所述光敏树脂为环氧丙烯酸酯齐聚物、聚酯丙烯酸酯齐聚物、聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆青，肖坦，顾成言，肖华军，
申请(专利权)人：深圳市光韵达增材制造研究院，深圳协同创新高科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44