CN101875563B - 可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法，该组成物包含以0.3-5.7∶1的摩尔比例混合的二氧化硅前驱物及二氧化钛前驱物，其中该二氧化硅前驱物的制备是将四烷基硅氧烷与乙醇及水以1∶4∶2的重量比例混合而成，而该二氧化钛前驱物的制备是将四烷基钛氧烷与乙醇以1∶4的重量比例混合而成。

Description

可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法

技术领域

本发明是关于一种组成物及其制备方法，尤指一种可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法。

背景技术

快速成型技术(Rapid Prototyping，简称RP技术)是依据建构金字塔层层堆叠成型的概念所发展而成，其主要技术特征是成型的快捷性，能在不需要任何刀具，模具及卡具的情况下自动、快速将任意复杂形状的设计方案快速转换为3D的实体模型，大大缩短了新产品的研发周期及减少研发成本，能够确保新产品的上市时间和新产品开发的一次成功率，它为技术人员之间，以及技术人员与企业决策者、产品的用户等非技术人员之间提供了一个更加完整及方便的产品设计交流工具，从而明显提高了产品在市场上的竞争力和企业对市场的快速反应能力。

目前RP技术发展出利用喷印技术结合载具精密定位技术的方式来生产3D的实体模型，其生产方式是先将一层粉末铺设于载具上方并利用喷墨打印技术于部分粉末上喷印高黏度胶合剂液体，使胶合剂液体与粉末沾黏并固化，一直重复上述制程层层堆砌即可完成3D的实体模型。

然而通过胶合剂液体与粉末沾黏固化所完成的3D实体模型往往会有强度不足的缺点，且高温耐受度较差，使得成品物件在后续高温烧结过程中容易受损。因此，如何改善上述现有技术的缺失，提高成品物件的高温耐受度及强度，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种可增加物件高温耐受度的组成物，用以浸泡或涂布需高温处理的物件，以可增加物件的高温耐受度，避免物件在高温工序中受损。

为达上述目的，本发明的一较广义实施样态为提供一种可增加物件高温耐受度的组成物，其包含以3.5-5.7∶1的摩尔比例混合的二氧化硅前驱物及二氧化钛前驱物，其中该二氧化硅前驱物的制备是将四烷基硅氧烷与乙醇及水以1∶4∶2的重量比例混合而成，而该二氧化钛前驱物的制备是将四烷基钛氧烷与乙醇以1∶4的重量比例混合而成。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施样态为提供一种可增加物件高温耐受度的组成物的制备方法，其包含下列步骤：将四烷基硅氧烷与乙醇及水以1∶4∶2的重量比例混合，以氢氯酸调整pH值至pH值小于7，且在室温下搅拌2小时，以形成二氧化硅前驱物；将四烷基钛氧烷与乙醇以1∶4的重量比例混合，以氢氯酸调整pH值至pH值小于7，且在室温下搅拌0.5小时，以形成二氧化钛前驱物；以及将该二氧化硅前驱物及该二氧化钛前驱物以0.3-5.7∶1的摩尔比例混合并搅拌1小时。

附图说明

图1是二氧化硅-二氧化钛胶体(SiO₂-TiO₂gel)的网状结构示意图。

图2A是石膏主体以本发明的组成物进行后处理后的示意图。

图2B是图2A的石膏主体进行高温烧结后的示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图标在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供了一种可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法，该组成物是一种两剂型后处理剂，可用以浸泡或涂布3D快速成型物件的石膏主体，可增加石膏主体的高温耐受度及强度，使石膏主体在后续高温烧结过程中不会变形或溶融。

前述的两剂型后处理剂主要由二氧化硅前驱物(SiO₂precursor)及二氧化钛前驱物(TiO₂precursor)所组成，其可在高温下产生溶胶-凝胶(sol-gel)反应，形成二氧化硅-二氧化钛胶体(SiO₂-TiO₂gel)的网状结构(如图1所示)，此胶体可在石膏主体(CaSO₄)的空隙间存在并维持住其形体，使其在高温下不会变形或溶融，因此可以应用在需高温处理(如高温烧结或高温铸模)的物件上。

以下将详细叙述本发明的可增加物件高温耐受度的组成物的组成份其制备方法。

首先，分别选用四烷基硅氧烷(Si(OR)₄)及四烷基钛氧烷(Ti(OR)₄)进行前处理，以形成二氧化硅前驱物(SiO₂ precursor)及二氧化钛前驱物(TiO₂ precursor)，其中，四烷基硅氧烷(Si(OR)₄)中的R基可为甲基(CH₃)、乙基(CH₂CH₃)、丙基((CH2)₂Ch₃)或丁基((CH₂)₃CH₃)，亦即前述四烷基硅氧烷(Si(OR)₄)可选自四甲基硅氧烷(Tetramethyl Orthosilicate)、四乙基硅氧烷(Tetraethyl Orthosilicate)、四丙基硅氧烷(Tetrapropyl Orthosilicate)、四丁基硅氧烷(TetrabutylOrthosilicate)或其组合物，而四烷基钛氧烷(Ti(OR)₄)中的R基可为甲基(CH₃)、乙基(CH₂CH₃)、丙基((CH₂)₂Ch₃)或丁基((CH₂)₃CH₃)，亦即前述四烷基钛氧烷(Ti(OR)₄)可选自四甲基钛氧烷(Tetramethyl Orthotitanate)、四乙基钛氧烷(TetraethylOrthotitanate)、四丙基钛氧烷(Tetrapropyl Orthotitanate)、四丁基钛氧烷(Tetrabutyl Orthotitanate)或其组合物。

前述四烷基硅氧烷(Si(OR)₄)的前处理是将四烷基硅氧烷(Si(OR)₄)与乙醇(C₂H₅OH)及水(H₂O)以1∶4∶2的重量比例混合后，以氢氯酸(HCl)调整pH值至pH值小于7，且较佳为0.2-2，并在室温下搅拌2小时，以形成二氧化硅前驱物(SiO₂precursor)。

前述四烷基钛氧烷(Ti(OR)₄)的前处理则是将四烷基钛氧烷(Ti(OR)₄)与乙醇(C₂H₅OH)以1∶4的重量比例混合后，以氢氯酸(HCl)调整pH值至pH值小于7，且较佳为0.2-2，并在室温下搅拌0.5小时，以形成二氧化钛前驱物(TiO₂precursor)。

接着，将前述二氧化硅前驱物(SiO₂precursor)及二氧化钛前驱物(TiO₂precursor)以0.3-5.7∶1的摩尔比例混合，并搅拌1小时，即形成本发明的可增加物件高温耐受度的组成物。

之后，便可将利用3D快速成型技术完成的成品物件的石膏主体以前述组成物进行后处理，例如采用浸泡或涂布的方式，但不以此为限，其中又以浸泡法为佳。

请参阅图2A及图2B，其中图2A为石膏主体以本发明的组成物进行后处理后的示意图，图2B则为图2A的石膏主体进行高温烧结后的示意图。如图2A所示，石膏主体以本发明的组成物进行后处理后，组成物20会存在于石膏粉末10之间的空隙，而如图2B所示，当进行高温(例如300-1000℃)烧结时，组成物20会产生溶胶-凝胶(sol-gel)反应，形成二氧化硅-二氧化钛胶体(SiO₂-TiO₂gel)的网状结构于石膏粉末10的空隙间，藉此维持住石膏主体的形体，使其在高温下不会变形或溶融，因而可增加成品物件的高温耐受度及强度。

综上所述，本发明提供一种可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法，主要选用四烷基硅氧烷(Si(OR)₄)及四烷基钛氧烷(Ti(OR)₄)进行前处理，以分别形成二氧化硅前驱物及二氧化钛前驱物，再将二氧化硅前驱物及二氧化钛前驱物以适当摩尔重量比例混合搅拌后，即得到本发明的可增加物件高温耐受度的组成物，可用以浸泡或涂布需高温处理的物件，以可增加物件的高温耐受度，避免物件在高温工序中受损。

因此，本发明的可增加物件高温耐受度的组成物及其制备方法极具产业的价值，爰依法提出申请。

本发明可由熟知此技术的人士在不违背本发明的精神的前提下作出种种等同的改变或替换，然而皆不脱离如附本申请权利要求所欲保护的范围。

Claims (1)

1.一种可增加物件高温耐受度的组成物的制备方法，其包含下列步骤：

将四烷基硅氧烷与乙醇及水以1：4：2的重量比例混合，该四烷基硅氧烷的化学式为Si(OR)₄，R为甲基、丙基或丁基；以氢氯酸调整pH值至pH值小于7，且在室温下搅拌2小时形成二氧化硅前驱物；

将四烷基钛氧烷与乙醇以1：4的重量比例混合，该四烷基钛氧烷的化学式为Ti(OR)₄，R为甲基、丙基或丁基；以氢氯酸调整pH值至pH值小于7，且在室温下搅拌0.5小时形成二氧化钛前驱物；以及

该二氧化硅前驱物及该二氧化钛前驱物以0.3-5.7：1的摩尔比例混合搅拌1小时涂布于该物件上。

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