【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印多孔陶瓷材料，尤其是涉及一种直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料及多孔石英陶瓷材料制备方法。
技术介绍
1、多孔石英陶瓷和二氧化硅气凝胶材料耐高温性能优异，可在800℃条件下使用，具有丰富的纳米孔隙结构，使得材料具有良好的隔热性能、低介电常数和介电损耗，赋予材料良好的透波性能，密度低，可大幅度降低零件消极重量。因此，在航天领域，多孔石英陶瓷和二氧化硅气凝胶被用于制备轻质、耐高温、透波和隔热等多功能一体化零件。
2、目前，为制备出航天领域应用的轻质、耐高温、隔热透波等功能一体化多孔石英陶瓷制品，多采用超临界干燥二氧化硅气凝胶复合材料制品和模压多孔石英陶瓷制品，然而，二氧化硅气凝胶复合材料制品需要制作模具和超临界干燥工艺，制作周期长、设备投入大、成本高，且不易制作复杂结构零件；模压多孔石英陶瓷制品也需要制作模具，制作周期长，且材料脆性大，不易加工，成品率低，综合成本高，也不易制作复杂结构的零件，限制了二氧化硅气凝胶材料的使用。
3、3d打印技术和传统的减材和等材制造方法相比，具有三个优势，一是可以实现传统方法无法或很难达到的复杂结构零件的制造；二是成型效率高，无需先开模，可答复缩短制作周期，降低成本；三是可全过程监控零件制作，稳定控制材料微观结构及性能。wang等通过在硅溶胶中添加少量纳米sio2粉末与聚乙烯醇，制得的浆料可满足挤出直写式3d打印对料浆的需求，制备出具有低密度（0.27 g/cm3）和低导热系数（0.037w/(m·k)）的3d打印隔热材料。但是，该材料压缩强度低，难以满足复杂
4、基于上述问题，限制了3d打印技术优势及多孔石英陶瓷材料在航天飞行器隔热、透波功能一体化复杂结构零件中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料及直写式3d打印多孔石英陶瓷材料制备方法，通过用于3d打印的隔热透波多孔石英陶瓷泥料的提出以解决现有技术中存在的多孔石英陶瓷泥料无法直接用于3d打印或打印出的多孔石英陶瓷材料压缩强度低，难以满足复杂零件装配对力学性能的要求的技术问题。
2、本专利技术提供的一种直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，按照重量份数计，
3、包括二氧化硅气凝胶微粉20-30份、水基硅溶胶20-40份、石英短切纤维5-10份、表面活性剂0.2-0.4份、有机黏结剂2.5-4份和去离子水35-50份。
4、优选地，二氧化硅气凝胶微粉粒径为100-300μm。
5、优选地，石英短切纤维长度为300-500μm。
6、优选地，表面活性剂为聚乙二醇，分子量为200-800。
7、优选地，有机黏结剂为羟丙基甲基纤维素，粘度为10-20万。
8、本专利技术还提供了一种直写式3d打印多孔石英陶瓷材料制备方法，包括如下步骤：
9、将如权利要求1-5中任一所述的直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料混捏成可塑性的石英陶瓷泥料；
10、将石英陶瓷泥料经陈化处理、真空练泥处理，放入直写式3d打印设备料筒，3d打印成石英陶瓷坯体；
11、将石英陶瓷坯体经过阴干、烧结、冷却，获得3d打印隔热透波功能一体化多孔石英陶瓷材料。
12、优选地，用于3d打印的隔热透波多孔石英陶瓷泥料混捏时间30-60min。
13、优选地，石英陶瓷泥料密封陈化3-5天；真空练泥3-5次。
14、优选地，3d打印速率为2500-3000mm/min，3d打印设备料筒的针孔直径1.0-3mm，打印层高0.8-1.5mm。
15、优选地，石英陶瓷坯体烧结温度为900-1200℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为180-300min。
16、本专利技术提供的一种直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料及直写式3d打印多孔石英陶瓷材料制备方法与现有技术相比具有以下进步：
17、1、本专利技术提出的直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，有机粘结剂和去离子水的合理配比的选择，使得泥料具有较好的流动性，可以从3d打印设备的打印针孔连续挤出，同时还具有较好的粘度，在挤出后，粘结成胚，易塑形，保证后期的收缩率小，成品率高。再有，采用二氧化硅气凝胶微粉为主要填料，具有良好隔热性能，同时以石英短切纤维为增强相，压缩强度高，克服了低密度多孔石英陶瓷材料脆性大，力学性能无法满足零件装配要求的问题；再以水基硅溶胶为高温烧结后的无机黏结剂，既可实现二氧化硅气凝胶和石英短切纤维的烧结黏结，又使二氧化硅无机黏结组分也具有多孔结构，确保材料的隔热透波性能满足要求。
18、2、专利技术提出的直写式3d打印多孔石英陶瓷材料制备方法，按照配比混合直写式3d打印隔热透波功能一体化多孔石英陶瓷泥料，经混捏、陈化、真空练泥等工艺过程制备出可以直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，合适的混捏、陈化和真空练泥工艺控制是泥料成分混合均一性的保证，进而可保证泥料打印成坯、烧结成品的结构均一性好和成品率高。
19、3、本专利技术提出的可用于直写式3d打印隔热透波功能一体化多孔石英陶瓷泥料，二氧化硅气凝胶微粉为超临界干燥制备高纯二氧化硅气凝胶产品的副产品，市场供应价为1000-2000元/公斤；水基硅溶胶市场供应价为100-200元/公斤；石英短切纤维市场供应价为800-1200元/公斤；表面活性剂为聚乙二醇，市场供应价为30-50元/公斤；有机黏结剂为羟丙基甲基纤维素，市场供应价为30-50元/公斤；制得的隔热透波功能一体化多孔石英陶瓷材料成本可控制在10000元/公斤之内。现有超临界干燥工艺制备的二氧化硅气凝胶复合材料中纤维预成型体制作周期长，复合过程需要模具，干燥过程需要超临界干燥设备，从而导致材料制作周期长，设备投入大，材料制成本高达60000元/公斤。相比现有的超临界干燥工艺制备的二氧化硅气凝胶复合材料中纤维预成型体，本专利技术直写式3d打印多孔石英陶瓷材料可节约成本约50000元/公斤，同时，上述原料均由市售直接获得，无需制备，无需模具制作，也可显著压缩产品制作周期50%以上。
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1.一种直写式3D打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：按照重量份数计，
2.根据权利要求1所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：二氧化硅气凝胶微粉粒径为100-300μm。
3.根据权利要求1所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：石英短切纤维长度为300-500μm。
4.根据权利要求1所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：表面活性剂为聚乙二醇，分子量为200-800。
5.根据权利要求1所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：有机黏结剂为羟丙基甲基纤维素，粘度为10-20万。
6.一种直写式3D打印多孔石英陶瓷材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷材料制备方法，其特征在于：用于3D打印的隔热透波多孔石英陶瓷泥料混捏时间30-60min。
8.根据权利要求6所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷材料制备方法，其特征在于：石英陶瓷泥料密封陈化3-5天；真空练泥3-5次。
9.根据权利要求1所述的直
10.根据权利要求1所述的直写式3D打印多孔石英陶瓷材料制备方法，其特征在于：石英陶瓷坯体烧结温度为900-1200℃，升温速率为5-10℃/min，保温时间为180-300min。
...【技术特征摘要】
1.一种直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：按照重量份数计，
2.根据权利要求1所述的直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：二氧化硅气凝胶微粉粒径为100-300μm。
3.根据权利要求1所述的直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：石英短切纤维长度为300-500μm。
4.根据权利要求1所述的直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：表面活性剂为聚乙二醇，分子量为200-800。
5.根据权利要求1所述的直写式3d打印多孔石英陶瓷泥料，其特征在于：有机黏结剂为羟丙基甲基纤维素，粘度为10-20万。
6.一种直写式3d打印多孔石英陶瓷材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
7...
【专利技术属性】
技术研发人员：王其坤，张斌，牟秀娟，兰志丹，陈阳，任亮，张文康，王亚朋，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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