一种用于3D打印的光固化陶瓷浆料及成型坯体的预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种用于3D打印的光固化陶瓷浆料，按重量份数，包括以下组分：陶瓷粉体50

【技术实现步骤摘要】
一种用于3D打印的光固化陶瓷浆料及成型坯体的预处理方法


[0001]本专利技术涉及3D打印材料和方法的
，尤其是涉及一种用于3D打印 的光固化陶瓷浆料及成型坯体的预处理方法。

技术介绍

[0002]陶瓷光固化成型是一种不依赖模具、可快速高效制备具有精细结构陶瓷器 件的新型成型方法。该方法的成型过程主要是基于光引发而进行制备，即紫外激 光照射在具有光敏特性的陶瓷浆料表面，激发产生自由基聚合反应，从而使激光 扫射的区域形成固化层；然后固化层下降一个平台高度，将未固化的浆料重新铺 在固化层上方，再次激光照射、固化，然后再次平台下降、铺料
……
通过这种层 层固化结合的方式最终形成具有一定形状、结构的陶瓷生坯，然后对生坯进行热 脱脂、烧结、后加工形成成品陶瓷。
[0003]陶瓷生坯采用陶瓷浆料进行3D打印得到，由于陶瓷浆料中含有20％以上的 有机物，后续需要脱脂环节进行热脱除。如果有机物的含量过高，在光固化过程 中，将交联形成高分子网络结构，加上在光固化成型中由于固化收缩产生了应力， 这些都增加了脱脂的难度。为了避免开裂、变形等不良现象，常用的手段一是在 浆料的组份中加入增塑剂，改善打印坯体内部的层间结合应力；二是在脱脂工序 中降低脱脂升温温度，甚至低至10℃/h，这使得整个脱脂时间可长达6天左右。
[0004]因此，如何尽可能地降低浆料粘度，减少坯体的内部应力以及提高脱脂工 序的可靠性，是本领域的技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种用于3D打印的光固 化陶瓷浆料，对浆料的配方种类和用量进行了优化配比，有利于增加3D打印的 稳定性，而且提高了后续脱脂过程的效率；此外本申请还提供了针对该陶瓷浆料 制备得到的成型坯体的预处理方法，通过煤油浸泡的预处理方法可降低直接热脱 脂带来的收缩开裂和变形的风险。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一种用于3D打印的光固化陶瓷浆料，按重量份数，包括以下组分：陶瓷粉 体50
‑
85份、光敏有机物9
‑
40份、增塑剂3
‑
30份、液体石蜡1
‑
10份、光引发 剂0.075
‑
2份，以及分散剂0.5
‑
3份。
[0008]进一步地，所述陶瓷粉体为氧化铝或氧化锆的至少一种。
[0009]进一步地，所述光敏有机物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、(2)乙氧化双酚A二 丙烯酸酯、(4)乙氧化双酚A二丙烯酸酯，1,6
‑
乙二醇二丙烯酸酯、(2)丙氧化 新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、(3)乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸 酯、(6)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 醇四丙烯酸酯或(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯等中的
至少两种及两种以上的 组合。
[0010]进一步地，所述增塑剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、亚麻油、油酸、柠 檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、甘油、烷基磺酸苯酯、邻苯二 甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯、环己烷1，2
‑
二甲酸二异 壬基酯或环氧大豆油中的至少一种。
[0011]进一步地，所述光引发剂为2
‑
二甲氨基
‑2‑
苄基
‑1‑
(4
‑
哌啶苯基)
‑1‑
丁 酮、1
‑
羟基环已基苯基甲酮、4,4
‑
双(二乙氧基)苯甲酮、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
‑
甲基
‑
2(4
‑
吗啉 基)
‑1‑
[4
‑
(甲硫基)苯基]‑1‑
丙酮、2
‑
异丙基硫杂蒽酮中的一种或一种以上的 组合。
[0012]进一步地，所述分散剂为具有酸性基团的共聚物、具有高颜料亲和性能的变 性聚醚或聚醚多元醇改性聚氨酯高分子中的至少一种。
[0013]这些分散剂的型号包括但不限于BYK111、BYK102、BYK180、BYK2205、 Solsperse 85000、Solsperse 32000、Solsperse 39000、Solsperse 75000、Dispers_689、 Dispers_655、Dispers_628、EFKA 4701、EFKA 4732、R1100。
[0014]分散剂、增塑剂和光敏有机物共同组成了浆料中的有机树脂，增塑剂可改善 打印坯体内部的层间结合应力，分散剂可使得浆料的组分混合均匀；另外，体系 中加入的液体石蜡可使粘度有所降低。
[0015]进一步地，一种光固化陶瓷浆料，按重量份数，包括以下组分：陶瓷粉体60 份、光敏有机物20份、增塑剂15份、液体石蜡5份、光引发剂1份，以及分 散剂1份。
[0016]上述光固化陶瓷浆料，由以下方法制备得到：按重量份数，将光敏有机物、 分散剂、增塑剂、液体石蜡和光引发剂称量后加入球磨罐中，并在球磨罐中加入 氧化锆磨介作为研磨分散介质，所述研磨分散介质占球磨罐的比例不高于球磨罐 体积的1/3；然后在较低转速下球磨分散0.5
‑
4小时；接着，分至少二次加入陶 瓷粉末，再次球磨10
‑
24小时后出料，即制成光固化陶瓷浆料。
[0017]本专利技术还提供了一种成型坯体的预处理方法，取制备得到的光固化陶瓷浆料 在3D打印机中打印成型，对成型坯体进行煤油浸泡，浸泡后置于干燥箱中进行 干燥。
[0018]进一步地，所述煤油为航空煤油；浸泡的温度为20～40℃，浸泡时间为4～48h； 干燥的温度为20～60℃，干燥时间为2～12h。
[0019]基于上述的技术方案，本专利技术取得的技术效果为：
[0020](1)本专利技术提供的用于3D打印的光固化陶瓷浆料，采用陶瓷粉末与光敏 有机物、分散剂、增塑剂、液体石蜡和光引发剂进行复配，并对浆料的配方类型 和用量进行了优化配比，有利于增加3D打印的稳定性，而且提高了后续脱脂过 程的效率，降低脱脂过程中的开裂和变形风险。
[0021](2)本专利技术提供的成型坯体的预处理方法，通过浸泡煤油可提前去除液体 石蜡，因此能够对坯体的溶剂脱脂去除一部分有机物，从而在坯体内部形成排气 微孔道，同时也降低了坯体中的有机物含量，有利于后续热脱脂过程的稳定性。
[0022](3)此外，在本专利技术的成型坯体的预处理方法中，由于溶剂脱脂过程也是 打印应力释放的一个过程，通过溶剂脱脂能够降低坯体的内部应力，增加热脱脂 的成功率。该溶剂脱脂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的光固化陶瓷浆料，其特征在于，按重量份数，包括以下组分：陶瓷粉体50
‑
85份、光敏有机物9
‑
40份、增塑剂3
‑
30份、液体石蜡1
‑
10份、光引发剂0.075
‑
2份，以及分散剂0.5
‑
3份。2.根据权利要求1所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于，所述陶瓷粉体为氧化铝或氧化锆的至少一种。3.根据权利要求1所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于，所述光敏有机物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、(2)乙氧化双酚A二丙烯酸酯、(4)乙氧化双酚A二丙烯酸酯，1,6
‑
乙二醇二丙烯酸酯、(2)丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷丙烯酸酯、(3)乙氧化三羟甲基丙烷丙烯酸酯、(6)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或(4)乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯等中的至少两种及两种以上的组合。4.根据权利要求1所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于，所述增塑剂为聚乙二醇200、聚乙二醇400、亚麻油、油酸、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、甘油、烷基磺酸苯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙酰柠檬酸三辛酯、环己烷1，2
‑
二甲酸二异壬基酯或环氧大豆油中的至少一种。5.根据权利要求1所述的光固化陶瓷浆料，其特征在于，所述光引发剂为2
‑
二甲氨基
‑2‑
苄基
‑1‑
(4
‑
哌啶苯基)
‑1‑
丁酮、1
‑
羟基环已基苯基甲酮、4,4
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆青，周忠娇，顾成言，肖华军，肖坦，
申请(专利权)人：深圳协同创新高科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：