【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于紫砂陶瓷光固化增材制造的，具体涉及一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料及其制备方法。
技术介绍
1、紫砂泥属于粒土——石英云母系，具有颇类制瓷原料的特点，单种原料即具有理想的可塑性，制得的泥坯强度较高，干燥收缩率较小，为多种造型提供了良好的工艺条件。紫砂制品的烧制温度一般在1100-1200℃之间，吸水率大于2％，制品具有结构致密，强度较高的特点。紫砂泥具备良好的可塑性，较小的干燥收缩率，生坯强度高，透气性好，焙烧温度范围值宽等特点，制备得到的紫砂陶瓷结构致密，表现出一种砂质效果。紫砂陶瓷主要应用在日用器具、园林陶、雕塑品、工艺陈设品领域，特别是应用于日用器具具有天然、富含微量元素的特点，深受人们喜爱，紫砂陶瓷作为日用器具特别是餐饮用器具的代表，担当着非常重要的角色。
2、目前，增材制造技术改变了制造复杂一体化结构(包括陶瓷)的方式。但是，常规的热增材成型技术，通常包括熔融沉积打印或选择性激光烧结，在印刷分辨率和表面光洁度方面存在局限性，特别是对于复杂的几何形状。其中，光固化成型(sl)和数字光处理成型(dlp)是目前增材制造技术中分辨率最好、成型精度最高的成型方式。而sla和dlp制造陶瓷结构，需要陶瓷光敏树脂。陶瓷光聚合物通常由陶瓷粉体、光固化单体、低聚物和光引发剂的混合物组成。当暴露在光线下时，光引发剂会引发聚合反应，使陶瓷颗粒和低聚物交联并形成固体陶瓷结构。陶瓷光敏聚合物的特性可以通过调整混合物的成分来定制，从而能够制造具有一系列机械特性和表面光洁度的陶瓷结构。
3、能够用于光固化
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料及其制备方法，旨在制备高固含量、均匀稳定的砂陶瓷浆料。
2、本专利技术主要通过以下技术方案实现：
3、一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，按重量份计算包括改性紫砂陶瓷粉料65-85份、光固化树脂混合物10-20份、光引发剂1-5份和分散剂2-10份，所述光固化树脂混合物包括低聚物和光固化单体，且低聚物和光固化单体的质量比为1：1.5-2.5；所述改性紫砂陶瓷粉料为以紫砂陶瓷为核且改性树脂为壳的核壳结构，所述改性紫砂陶瓷粉料包括紫砂陶瓷粉料和改性树脂，且改性树脂的质量百分比为5wt％-10wt％。
4、为了更好地实现本专利技术，进一步地，在硅烷偶联剂改性的紫砂陶瓷粉料的外围包覆改性树脂层，形成改性紫砂陶瓷粉料，硅烷偶联剂为kh-560。
5、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述改性树脂为双酚a二缩水油醚二环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种。
6、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述低聚物包括摩尔比为1:0.6-1.5的硬单体和软单体，所述硬单体为环氧丙烯酸酯，且软单体为聚氨酯丙烯酸酯。
7、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述光固化单体包括hdda、tpgda、tmpta，且摩尔比为3:1.5-2:0.2-0.5。
8、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮-1、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或多种。
9、一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤s1：制备改性紫砂陶瓷粉料；
11、步骤s2：将改性紫砂陶瓷粉料、光固化树脂混合物、光引发剂和分散剂高速混合，得到紫砂陶瓷浆料，然后进行真空排气，待用。
12、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤s1包括以下步骤：
13、步骤a1：首先采用硅烷偶联剂kh-560改性紫砂陶瓷粉料，并烘干、研磨后备用；
14、步骤a2：然后将改性树脂的反应单体与引发剂混合得到第一混合溶液，
15、步骤a3：将改性的紫砂陶瓷粉料与1/3的第一混合溶液进行高速乳化，然后滴加剩余的第一混合溶液，并在80-120℃反应温度下混合反应，最终得到改性紫砂陶瓷粉料。
16、一种紫砂陶瓷产品的制备方法，基于上述的方法进行，包括以下步骤：
17、步骤s3：将排气后的砂陶瓷浆料置于光固化成型机中，进行逐层固化陶瓷浆料，一层层堆积得到陶瓷零件素坯；
18、步骤s4：对陶瓷零件素坯进行清洗，然后在25-45℃的低温环境中干燥6-8h，得到紫砂陶瓷毛坯；
19、步骤s5：对紫砂陶瓷毛坯依次进行排脂、烧结处理，得到陶瓷制件。
20、为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述步骤s5中，将紫砂陶瓷毛坯放入烧结炉中，所述烧结炉先以250℃/h的升温速率从室温升至900℃，在900℃下保温30min后，然后以200℃/h的升温速率升温至1000～1250℃的烧结温度，保温0.5-5h，最后降温至室温。
21、本专利技术的有益效果如下：
22、(1)现有的陶瓷浆料在热运动、重力和机械搅拌的作用下，颗粒相互碰撞或容易产生团聚，导致了陶瓷浆料的稳定性较低，难以制备出固含量高、粘度低的陶瓷浆料。本专利技术通过在紫砂陶瓷粉料的表面覆有改性树脂，制备得到了核壳结构的改性紫砂陶瓷粉料，通过相似相容原理，增加了陶瓷粉料与光固化树脂混合物的相容性，另一方面增加了陶瓷颗粒的空间阻力，提高了陶瓷浆料的稳定性，并通过调整改性树脂的质量比，制备得到固含量高(65wt％-80wt％)、粘度低的陶瓷浆料；另一方面，降低了分散剂的用量，提高了增材制造的环保性；
23、(2)其次，本专利技术通过实验发现，光固化的速率对陶瓷的光固化增材制造的质量影响较为突出，因此本专利技术通过软单体与光固化速率快的硬单体协同调配，改善打印陶瓷韧性的同时，改善了光固化速率，提高了光固化增材制造的质量；本专利技术通过光固化单体对低聚物进行稀释，官能团越多光固化反应越多，反应后的粘度越大，官能团少的反应速率快，且反应后的粘度低，稀释效果较佳，且复配后的单体使光固化速率较佳，解决了光固化较快导致的陶瓷产品缺陷，具有较好的实用性；
24、(3)本专利技术在制备改性紫砂陶瓷粉料时，采用高速乳化提高反应稳定性，并采用逐渐滴加的方式在陶瓷颗粒表面制备壳层，降低助剂的使用并提高了制备的稳定性；本专利技术在制备紫砂陶瓷产品时，通过烧结处理，制备得到的紫砂陶瓷结构致密，具有较好的实用性。
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1.一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，按重量份计算包括改性紫砂陶瓷粉料65-85份、光固化树脂混合物10-20份、光引发剂1-5份和分散剂2-10份，所述光固化树脂混合物包括低聚物和光固化单体，且低聚物和光固化单体的质量比为1：1.5-2.5；所述改性紫砂陶瓷粉料为以紫砂陶瓷为核且改性树脂为壳的核壳结构，所述改性紫砂陶瓷粉料包括紫砂陶瓷粉料和改性树脂，且改性树脂的质量百分比为5wt％-10wt％。
2.根据权利要求1所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，在硅烷偶联剂改性的紫砂陶瓷粉料的外围包覆改性树脂层，形成改性紫砂陶瓷粉料，硅烷偶联剂为KH-560。
3.根据权利要求2所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，所述改性树脂为双酚A二缩水油醚二环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，所述低聚物包括摩尔比为1:0.6-1.5的硬单体和软单体，所述硬单体为环氧丙烯酸酯，且软单体为聚
5.根据权利要求4所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，所述光固化单体包括HDDA、TPGDA、TMPTA，且摩尔比为3:1.5-2:0.2-0.5。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮-1、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或多种。
7.一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
9.一种紫砂陶瓷产品的制备方法，基于权利要求7或8所述的方法进行，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种紫砂陶瓷产品的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，将紫砂陶瓷毛坯放入烧结炉中，所述烧结炉先以250℃/h的升温速率从室温升至900℃，在900℃下保温30min后，然后以200℃/h的升温速率升温至1000～1250℃的烧结温度，保温0.5-5h，最后降温至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，按重量份计算包括改性紫砂陶瓷粉料65-85份、光固化树脂混合物10-20份、光引发剂1-5份和分散剂2-10份，所述光固化树脂混合物包括低聚物和光固化单体，且低聚物和光固化单体的质量比为1：1.5-2.5；所述改性紫砂陶瓷粉料为以紫砂陶瓷为核且改性树脂为壳的核壳结构，所述改性紫砂陶瓷粉料包括紫砂陶瓷粉料和改性树脂，且改性树脂的质量百分比为5wt％-10wt％。
2.根据权利要求1所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，在硅烷偶联剂改性的紫砂陶瓷粉料的外围包覆改性树脂层，形成改性紫砂陶瓷粉料，硅烷偶联剂为kh-560。
3.根据权利要求2所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，所述改性树脂为双酚a二缩水油醚二环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于光固化增材制造的紫砂陶瓷浆料，其特征在于，所述低聚物包括摩尔比为1:0.6-1.5的硬单体和软单体，所述硬单体为环氧丙烯酸酯，且软单体为聚氨酯丙烯酸酯。
5.根据权利要求4所述的一种适...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏维，崔金玉，王昊锋，杜垚，
申请(专利权)人：延安职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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