一种二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于非金属增材制造技术领域，具体涉及一种梯度粒径二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料及其制备方法和应用。本发明专利技术一种梯度粒径二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料，按照体积份数，包括以下组分：低聚物25

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于非金属增材制造
，具体涉及一种梯度粒径二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]3D打印技术又称快速成型技术(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)或增材制造技术，它包括熔融沉积成型、选择性激光烧结、立体光刻固化快速成型等技术，其中，立体光刻固化快速成型技术包括DLP和SLA，都是通过紫外光固化光敏树脂逐层成型得到最终完整实体，具有操作简单、成型速度快、成型精度高的优点。在立体光刻固化快速成型技术中，光敏树脂是关键，其质量决定了能否光固化成型以及成型件的质量，而二氧化钛陶瓷本身具有较强的散光性，目前已知的光敏树脂均难以适用于高固含量二氧化钛陶瓷的光固化3D打印。
[0003]二氧化钛陶瓷具有光催化活性高、化学性质稳定、对生物无毒以及原料来源丰富等优点，被广泛应用于防晒护肤品、太阳能电池、水污染处理等生物医学、能源、环保、催化领域，是目前最具有应用潜力的光催化材料。目前，其主要通过注浆、模压、挤压等方式成型，但是常规的陶瓷制造技术需要事先制造模具、制备成本高、生产周期长，难以满足人们对个性化、精细化、轻量化和复杂化的高端产品快速制造的需求，而将3D打印技术应用于陶瓷零件制造则为解决上述问题和需求提供了全新可能。
[0004]但是，为了获得二氧化钛陶瓷需要制备陶瓷光敏树脂浆料，但目前浆料的制备还存在一些问题：(1)二氧化钛陶瓷对于紫外光有强烈的反射等现象，其固含量越高，则对光的反射越强，陶瓷光敏树脂浆料的固化越困难，高固含量的二氧化钛陶瓷光敏树脂还难以实现；(2)二氧化钛陶瓷的固含量越高，陶瓷光敏树脂浆料的粘度越大，越难以流动，分散性也会越差，严重影响光固化打印效果；(3)陶瓷光敏树脂光固化成型后需要脱脂烧结，陶瓷的烧结温度较高比较浪费能源，且脱脂烧结效果直接影响到光固化成型零件的质量及性能，直接关系其应用。
[0005]CN111348921A公开了一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用，所述方法包括以下步骤：(1)将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液，再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中，并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中；(2)将光引发剂加入步骤(1)所得到的混合物中，并采用紫外光进行照射，所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应，以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体，所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体，进而得到所述陶瓷材料。然而，该技术方案的未考虑3D打印以及陶瓷烧结等影响，还存在改进空间。
[0006]CN111035802A公开了一种光固化3D打印三周期极小曲面结构羟基磷灰石/二氧化钛复合生物陶瓷的制备方法，组合物包括：30wt％的微米级羟基磷灰石粉末、5wt％的二氧化钛粉末及55wt％丙烯酸酯化环氧树脂树脂和少量助剂。该技术方案使用Rhino软件设计多形态孔隙率可控的三周期极小曲面模型，将模型切片导出至DLP 3D打印机，按照比例配
制浆料并进行球磨后开始打印，打印完成后的坯体放入管式炉中按照参数完成脱脂和烧结。该技术方案最终得到孔隙率可控、晶粒致密、力学性能优良的二氧化钛复合生物陶瓷，但二氧化钛含量较低，存在改进的空间。
[0007]综上所述，现有技术仍缺乏一种高含量二氧化钛光敏树脂陶瓷。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料，采用混合类光引发剂和混合光源，相比以往传统光固化设备为单一紫外光源，陶瓷浆料使用单一光引发剂，本专利技术增强陶瓷光敏树脂浆料对于光的吸收固化反应，以此抵消二氧化钛陶瓷对于光的反射，确保在单位时间内(10-15s)浆料固化深度达到一定尺度(100微米以上)，最终获得高含量二氧化钛光敏树脂陶瓷。
[0009]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种梯度粒径二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料，按照体积份数，包括以下组分：低聚物25-55份、单体10-25份、活性稀释剂3-8份、分散剂3-5份、光引发剂9-18份、助剂1-3份、二氧化钛陶瓷粉末1-40份，所述光引发剂的吸收波长峰值为245-405nm，所述二氧化钛陶瓷粉末为梯度粒径二氧化钛陶瓷粉末，所述梯度粒径二氧化钛陶瓷粉末由纳米级和微米级以任意比例混合组成。
[0010]低聚物，也叫齐聚物、寡聚物，通常认为二聚以上，分子量104以下都叫低聚物。
[0011]作为优选，还包括蔗糖，所述蔗糖的体积份数为1-3份。
[0012]作为优选，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮、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)二苯基氧化膦三种的混合。
[0013]作为优选，所述光引发剂还包括二苯甲酮、4,4
’-
双(二甲氨基)二苯甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮中的任意一种或2种以上的混合。
[0014]本专利技术所使用的光引发剂及其吸收波长峰值如下所述。
[0015]2-羟基-2-甲基苯基丙酮，简称1173，吸收波长峰值：244、278、322nm。
[0016]苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦，简称819，吸收波长峰值：370、405nm。
[0017](2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，简称TPO，吸收波长峰值：269、298、379、393nm。
[0018]二苯甲酮，简称BP，吸收波长峰值：253、345nm。
[0019]4,4
’-
双(二甲氨基)二苯甲酮，简称MK，吸收波长峰值：365nm。
[0020]2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮，简称907，吸收波长峰值：232、307nm。
[0021]作为优选，所述的低聚物为脂肪族二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、羧基丙烯酸乙酯中的一种或任意两种及两种以上的混合物；所述的单体为丙烯酸羟基酯、双聚丙烯二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、乙二醇类二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或任意两种及两种以上的混合物。
[0022]作为优选，所述助剂为氧化镁、氧化钙、氧化铜、氧化硅中的至少一种或任意两种及两种以上的混合物。
[0023]作为优选，所述的活性稀释剂为聚醚改性有机硅表面活性剂，所述的分散剂为SRE-4026X、BYK-P105、Disperbyk-111、Disperbyk-168中的至少一种或任意两种及两种以
上的混合物。聚醚改性有机硅表面活性剂具体为深圳市吉鹏硅氟材料有限公司的SH-300聚醚改性有机硅表面活性剂、SH-200聚醚改性有机硅表面活性剂。
[0024]按照本专利技术的另一个方面，提供一种梯度粒径二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)在避光条件下，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度粒径二氧化钛光敏树脂陶瓷浆料，其特征在于，按照体积份数，包括以下组分：低聚物25-55份、单体10-25份、活性稀释剂3-8份、分散剂3-5份、光引发剂9-18份、助剂1-3份、二氧化钛陶瓷粉末1-40份，所述光引发剂的吸收波长峰值为245-405nm，所述二氧化钛陶瓷粉末为梯度粒径二氧化钛陶瓷粉末，所述梯度粒径二氧化钛陶瓷粉末由纳米级和微米级以任意比例混合组成。2.根据权利要求1所述的陶瓷浆料，其特征在于，还包括蔗糖，所述蔗糖的体积份数为1-3份。3.根据权利要求1或2所述的陶瓷浆料，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮、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)二苯基氧化膦三种的混合。4.根据权利要求3所述的陶瓷浆料，其特征在于，所述光引发剂还包括二苯甲酮、4,4
’-
双(二甲氨基)二苯甲酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮中的任意一种或2种以上的混合。5.根据权利要求3所述的陶瓷浆料，其特征在于，所述的低聚物为脂肪族二丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、羧基丙烯酸乙酯中的一种或任意两种及两种以上的混合物；所述的单体为丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜纯，邹无有，单斌，胡镔，吴卫东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：