CN107500736A - 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法 - Google Patents

一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107500736A
CN107500736A CN201710832347.6A CN201710832347A CN107500736A CN 107500736 A CN107500736 A CN 107500736A CN 201710832347 A CN201710832347 A CN 201710832347A CN 107500736 A CN107500736 A CN 107500736A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic
acrylate
powder
photocuring
ceramic paste
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710832347.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吴甲民
陈双
史玉升
文世峰
刘荣臻
陈安南
李晨辉
卢锦桦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201710832347.6A priority Critical patent/CN107500736A/zh
Publication of CN107500736A publication Critical patent/CN107500736A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63404Polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63424Polyacrylates; Polymethacrylates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/634Polymers
    • C04B35/63448Polymers obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B35/63452Polyepoxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,所述陶瓷膏体由光固化树脂或水基光固化预混液与陶瓷粉体组成,所述制备方法包括以下步骤:陶瓷粉体处理、光固化树脂或水基光固化预混液的配制、膏体制备和膏体后处理。本发明提供的陶瓷膏体固相含量可高于传统光固化陶瓷浆料,具有不易沉降、稳定性好、可长期储存等优点,可制备大尺寸陶瓷零件;同时,由于该陶瓷膏体中的有机物较少,素坯在脱脂过程中的产生的污染较小,在烧结过程中收缩小,零件不容易产生缺陷,更易获得高致密性陶瓷,可用于制造电子、航空航天、医疗等领域中高精度、高性能的复杂形状陶瓷零件。

Description

一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法
技术领域
本发明属于增材制造技术领域,特别涉及一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法。
背景技术
光固化成型(Stereolithography apparatus,SLA)作为一项最早实用化的增材制造技术,已经在航空航天、模具制造、珠宝首饰和医疗卫生等领域有了较广泛的应用。其基本原理是使用由计算机控制的激光束对一个平面内液态的光敏树脂进行扫描,被激光束扫描的树脂吸收激光的能量发生光聚合反应,树脂的分子量急剧增大而固化,从而形成二维实体;当一层的扫描结束之后,成型平台移动相应的距离,再涂层装置在已固化的树脂上涂布液态的光敏树脂,激光再对光敏树脂进行扫描,如此重复完成三维实体的制造。在众多的增材制造技术中,SLA由于使用流动性较好的光敏树脂、较小的激光光斑,使其成为精度最高、表面质量最好的增材制造技术。
国内已有研究人员对使用光固化技术成型陶瓷进行了尝试,但其使用的材料均为陶瓷浆料,其强调的是良好的流动性。如西安交通大学的连芩等人(见专利“一种多孔镁合金-生物陶瓷仿生复合支架及其快速成型方法”)、广东工业大学的伍尚华等人(见专利“一种光固化成型的高致密陶瓷的制备方法”和“一种齿状异形陶瓷的制备方法”)均提出了陶瓷粉体加入水基光固化预混液中制备陶瓷浆料,然后在光固化成型机中进行成型,得到素坯后进行干燥、脱脂、烧结得到最终的陶瓷零件。
虽然基于陶瓷浆料的光固化成型已经有了一定的成果,但无法避免的是,传统的光固化陶瓷浆料中的陶瓷颗粒容易沉降,体系稳定性差,无法长时间储存。这一缺点在西安交通大学的李涤尘等人的专利“光固化快速成型陶瓷浆料磁力搅拌和液位调节装置”中得到了体现。由于浆料体系容易沉淀,所以浆料必须现配现用,并在短时间内操作完毕,否则就必须借助外界搅拌或震荡装置进行浆料的重新混合,这就增大了光固化成型系统的复杂性。由于光固化陶瓷浆料的稳定性差,在制造大尺寸零件或批量制造时也会发生沉降现象,造成零件性能不稳定,影响零件的质量,使得使用浆料难以制造大尺寸的陶瓷零件。同时,浆料的固相含量不能太高,太高的固相含量则会使浆料的粘度过大,使光固化制造过程无法正常进行,而较低的固相含量决定了由浆料制得的素坯在后续脱脂烧结过程中会产生较大的收缩,使得零件容易出现缺陷甚至报废。传统光固化用陶瓷浆料中含有较多的有机物,在脱脂时会产生较多的废气,对环境的污染较大。
发明内容
鉴于以上所述现有光固化陶瓷浆料存在的技术缺点,本发明的目的是提供一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,用于解决基于浆料的传统光固化技术存在的如浆料稳定性差、固相含量不够高、大尺寸陶瓷样品制备困难等问题。
为达到以上目的,按照本发明的一个方面,提供了一种用于光固化成型的陶瓷膏体,其特征在于,由成分A和成分B组成,所述成分A为光固化树脂或水基光固化预混液,成分B为陶瓷粉体,并且成分A的体积百分比为30vol%-70vol%,成分B的体积百分比为70vol%-30vol%。
优选地,所述光固化树脂按重量份数比包括以下组分:
其中,成分C为丙烯酸酯树脂和/或环氧树脂,并且丙烯酸酯树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、单官能团丙烯酸酯单体、双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体中的一种或多种,环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂或脂肪族环氧树脂中的一种或多种,光引发剂为自由基光引发剂和/或阳离子光引发剂,分散剂A为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂A为无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种。
优选地,所述水基光固化预混液按重量份数比包括以下组分:
其中,有机溶质为丙烯酰胺和N-N’亚甲基双丙烯酰胺按照重量比10-30:1混合而成,所述光引发剂为自自由基光引发剂,所述分散剂B为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂B为去离子水、无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种。
优选地,所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化铌、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅、三磷酸钙、羟基磷灰石、高岭土中的一种或多种。
按照本发明的另一个方面,还提供了一种用于光固化成型的陶瓷膏体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.对陶瓷粉体进行前处理;
S2.配制光固化树脂或水基光固化预混液;
S3.将S1中处理后的陶瓷粉体与S2中配置的光固化树脂或水基光固化预混液混合均匀;
S4.对S3中获得的混合物进行后处理,得到粘度符合要求且内部残存气体低于0.5%的陶瓷膏体。
优选地,步骤S1中所述前处理包括球磨粉碎、粉体混合、粉体煅烧、粉体烘干、粉体表面处理、粉体过筛中的一步或多步。
优选地,步骤S2中,所述光固化树脂按重量份数比包括以下组分:
其中,成分C为丙烯酸酯树脂和/或环氧树脂,并且丙烯酸酯树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、单官能团丙烯酸酯单体、双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体中的一种或多种,环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂或脂肪族环氧树脂中的一种或多种,光引发剂为自由基光引发剂和/或阳离子光引发剂,分散剂A为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂A为无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种;
所述水基光固化预混液按重量份数比包括以下组分:
其中,有机溶质为丙烯酰胺和N-N’亚甲基双丙烯酰胺按照重量比10-30:1混合而成,所述光引发剂为自自由基光引发剂,所述分散剂B为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂B为去离子水、无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种。
优选地,在步骤S3中所述混合方式为球磨混合,球磨转速200-400r/min,球磨时间为0.5-12h。
优选地,在步骤S4中所述后处理包括脱气处理和溶剂挥发中的一步或多步,其中,所述脱气处理是采用负压处理对陶瓷膏体进行脱气从而使陶瓷膏体内部残存气体低于0.5%;所述溶剂挥发是指通过加热、搅拌和鼓风的方式使部分溶剂挥发以调节体系粘度,从而使陶瓷膏体的粘度符合要求。
优选地,所述粘度为3Pa·s-15Pa·s。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,主要具备以下的技术优点:
1)陶瓷膏体固相含量可高于传统光固化陶瓷浆料,陶瓷粉体不容易发生沉降现象,稳定性较好。陶瓷膏体制好后可以长期储存,且在成型时不会发生沉降现象,可用于制造大尺寸的陶瓷零件。
2)比传统光固化陶瓷浆料使用更少的有机物,在脱脂过程中的污染较小。
3)陶瓷膏体固相含量高于传统光固化陶瓷浆料,制得的素坯在烧结过程中收缩小,零件不容易产生缺陷,也可提高最终陶瓷的致密性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,具体步骤如下:
(1)陶瓷粉体的处理
氧化铝粉体经过烘箱中80℃下干燥24h后,加入油酸和丙酮一起球磨;得到的浆料在室温下干燥后过筛,随后放入烘箱中在80℃下处理,得到经油酸处理的氧化铝粉体。
(2)配制光固化树脂
将环氧丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯单体、聚丙烯酸铵、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-1在烧杯中混合均匀制得光固化树脂。其中,环氧丙烯酸酯、双官能团丙烯酸酯单体、聚丙烯酸铵、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-1的质量比为75:5:0.5:5。
(3)膏体制备
将上述改性后的氧化铝粉体和光固化树脂按照体积比30:70采用球磨的方式进行混合,得到氧化铝光固化膏体。其中,球磨转速为300r/min,球磨时间8h。
(4)膏体后处理
将上一步骤中得到的氧化铝光固化膏体进行真空脱气后,获得固相含量30vol%的氧化铝陶瓷膏体。
经过脱气处理后得到的氧化铝陶瓷膏体粘度为3Pa·s,内部残存气体低于0.4%,该氧化铝陶瓷膏体可储存1个月而无需重新搅拌;将氧化铝陶瓷膏体放入光固化成型机内进行成型得到素坯,素坯经过脱脂、烧结后得到陶瓷零件。该陶瓷零件的致密度达到95%,尺寸精度高,收缩均匀,能够满足高精度陶瓷零件的制造要求。
实施例2
一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,具体步骤如下:
(1)陶瓷粉体的处理
3Y-ZrO2粉体经过烘箱中110℃下干燥24h后,得到干燥的氧化锆粉体。
(2)配制光固化树脂
将双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-1在烧杯中混合均匀制得光固化树脂。其中,双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-1的质量比为95:5:25:5:0.5。
(3)膏体制备
将上述氧化锆粉体和光固化树脂按照体积比40:60采用球磨的方式进行混合,得到氧化锆光固化膏体。其中,球磨转速为200r/min,球磨时间12h。
(4)膏体后处理
将上一步骤中得到的氧化锆光固化膏体进行真空脱气后,获得固相含量40vol%的氧化锆陶瓷膏体。
经过脱气处理后得到的氧化锆陶瓷膏体粘度为5Pa·s,内部残存气体低于0.4%,该氧化锆陶瓷膏体可储存2个月而无需重新搅拌;将氧化锆陶瓷膏体放入光固化成型机内进行成型得到素坯,素坯经过脱脂、烧结后得到陶瓷零件。该陶瓷零件的致密度达到97%,尺寸精度高,收缩均匀,能够满足高精度陶瓷零件的制造要求。
实施例3
一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,具体步骤如下:
(1)陶瓷粉体的处理
二氧化硅粉体经过烘箱中90℃下干燥18h后,得到干燥的二氧化硅粉体。
(2)配制光固化树脂
将双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-1在烧杯中混合均匀制得光固化树脂。其中,双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体、无水乙醇、聚乙烯吡咯烷酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮-的质量比为85:5:50:2.5:2.5。
(3)膏体制备
将上述二氧化硅粉体和光固化树脂按照体积比60:40采用球磨的方式进行混合,得到二氧化硅光固化膏体。其中,球磨转速为400r/min,球磨时间4h。
(4)膏体后处理
将上一步骤中得到的二氧化硅光固化膏体进行溶剂挥发和进行真空脱气后,获得固相含量60vol%的二氧化硅陶瓷膏体。
经过上述处理后得到的二氧化硅陶瓷膏体粘度为10Pa·s,内部残存气体低于0.5%,该二氧化硅陶瓷膏体可储存2个月而无需重新搅拌;将二氧化硅陶瓷膏体放入光固化成型机内进行成型得到素坯,素坯经过脱脂、烧结后得到陶瓷零件。该陶瓷零件的致密度达到98.5%,尺寸精度高,收缩均匀,能够满足高精度陶瓷零件的制造要求。
实施例4
一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,具体步骤如下:
(1)陶瓷粉体的处理
按摩尔比1:1称取ZnO粉和Nb2O5粉体,经过混合后在1000℃下预烧,使其发生固相反应。得到的粉体经球磨粉碎后在烘箱中80℃下干燥24h后,得到ZnNb2O6粉体。
(2)配制水基光固化预混液
将去离子水、丙三醇、丙烯酰胺、N-N’亚甲基双丙烯酰胺、1-羟基-环己基苯酮和聚丙烯酸铵在烧杯中混合均匀制得水基光固化预混液。其中,去离子水、丙三醇、丙烯酰胺、N-N’亚甲基双丙烯酰胺、1-羟基-环己基苯酮和聚丙烯酸铵的质量比为55:5:9.1:0.9:0.5:0.5。
(3)膏体制备
将上述ZnNb2O6粉体和水基光固化预混液采用球磨的方式进行混合,以使陶瓷粉体均匀地分散在预混液中,得到ZnNb2O6光固化膏体。其中,ZnNb2O6粉体与水基光固化预混液的体积比为50:50,球磨转速为250r/min,球磨时间0.5h。
(4)膏体后处理
将上一步骤中得到的ZnNb2O6光固化膏体进行溶剂挥发和进行真空脱气后,获得固相含量50vol%的ZnNb2O6陶瓷膏体。
经过上述步骤得到的ZnNb2O6陶瓷膏体粘度为4Pa·s,内部残存气体低于0.2%,该ZnNb2O6陶瓷膏体可储存1个月而无需重新搅拌;将ZnNb2O6陶瓷膏体放入光固化成型机内进行成型得到素坯,素坯经过脱脂、烧结后得到陶瓷零件。该陶瓷零件的致密度达到97.5%,尺寸精度高,变形小,能够满足高精度陶瓷零件的制造要求。
实施例5
一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,具体步骤如下:
(1)陶瓷粉体的处理
将氮化硅粉置于烘箱中在80℃下干燥48h后,得到烘干的氮化硅粉体。
(2)配制水基光固化预混液
将去离子水、丙三醇、丙烯酰胺、N-N’亚甲基双丙烯酰胺、1-羟基-环己基苯酮和聚丙烯酸铵在烧杯中混合均匀制得水基光固化预混液。其中,去离子水、丙三醇、丙烯酰胺、N-N’亚甲基双丙烯酰胺、1-羟基-环己基苯酮和聚丙烯酸铵的质量比为85:5:38.7:1.3:5:5。
(3)膏体制备
将上述氮化硅粉体和水基光固化预混液采用球磨的方式进行混合,以使陶瓷粉体均匀地分散在预混液中,得到氮化硅光固化膏体。其中,氮化硅粉体与水基光固化预混液的体积比为70:30,球磨转速为300r/min,球磨时间6h。
(4)膏体后处理
上一步骤中得到的氮化硅光固化膏体经过真空脱气后,获得固相含量70vol%的氮化硅陶瓷膏体。
经过上述步骤得到的氮化硅陶瓷膏体粘度为15Pa·s,内部残存气体低于0.5%,该氮化硅陶瓷膏体可储存3个月而无需重新搅拌;将氮化硅陶瓷膏体放入光固化成型机内进行成型得到素坯,素坯经过脱脂、烧结后得到陶瓷零件。该陶瓷零件的致密度达到99%,尺寸精度高,变形小,能够满足高精度陶瓷零件的制造要求。
实施例6
一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法,具体步骤如下:
(1)陶瓷粉体的处理
将碳化硅粉置于烘箱中在80℃下干燥48h后,得到烘干的碳化硅粉体。
(2)配制水基光固化预混液
将去离子水、丙三醇、丙烯酰胺、N-N’亚甲基双丙烯酰胺、1-羟基-环己基苯酮和聚丙烯酸铵在烧杯中混合均匀制得水基光固化预混液。其中,去离子水、丙三醇、丙烯酰胺、N-N’亚甲基双丙烯酰胺、1-羟基-环己基苯酮和聚丙烯酸铵的质量比为75:5:23.75:1.25:2.5:3。
(3)膏体制备
将上述碳化硅粉体和水基光固化预混液采用球磨的方式进行混合,以使陶瓷粉体均匀地分散在预混液中,得到碳化硅光固化膏体。其中,碳化硅粉体与水基光固化预混液的体积比为65:35,球磨转速为300r/min,球磨时间4h。
(4)膏体后处理
上一步骤中得到的碳化硅光固化膏体经过真空脱气后,获得固相含量65vol%的碳化硅陶瓷膏体。
经过上述步骤得到的碳化硅陶瓷膏体粘度为8Pa·s,内部残存气体低于0.3%,该碳化硅陶瓷膏体可储存2个月而无需重新搅拌;将碳化硅陶瓷膏体放入光固化成型机内进行成型得到素坯,素坯经过脱脂、烧结后得到陶瓷零件。该陶瓷零件的致密度达到98.5%,尺寸精度高,变形小,能够满足高精度陶瓷零件的制造要求。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光固化成型的陶瓷膏体,其特征在于,由成分A和成分B组成,所述成分A为光固化树脂或水基光固化预混液,成分B为陶瓷粉体,并且成分A的体积百分比为30vol%-70vol%,成分B的体积百分比为70vol%-30vol%。
2.根据权利要求1所述的一种用于光固化成型的陶瓷膏体,其特征在于,所述光固化树脂按重量份数比包括以下组分:
其中,成分C为丙烯酸酯树脂和/或环氧树脂,并且丙烯酸酯树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、单官能团丙烯酸酯单体、双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体中的一种或多种,环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂或脂肪族环氧树脂中的一种或多种,光引发剂为自由基光引发剂和/或阳离子光引发剂,分散剂A为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂A为无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种用于光固化成型的陶瓷膏体,其特征在于,所述水基光固化预混液按重量份数比包括以下组分:
其中,有机溶质为丙烯酰胺和N-N’亚甲基双丙烯酰胺按照重量比10-30:1混合而成,所述光引发剂为自自由基光引发剂,所述分散剂B为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂B为去离子水、无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种用于光固化成型的陶瓷膏体,其特征在于,所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、氧化锌、氧化铌、二氧化硅、二氧化钛、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅、三磷酸钙、羟基磷灰石、高岭土中的一种或多种。
5.一种用于光固化成型的陶瓷膏体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.对陶瓷粉体进行前处理;
S2.配制光固化树脂或水基光固化预混液;
S3.将S1中处理后的陶瓷粉体与S2中配置的光固化树脂或水基光固化预混液混合均匀;
S4.对S3中获得的混合物进行后处理,得到粘度符合要求且内部残存气体低于0.5%的陶瓷膏体。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述前处理包括球磨粉碎、粉体混合、粉体煅烧、粉体烘干、粉体表面处理、粉体过筛中的一步或多步。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述光固化树脂按重量份数比包括以下组分:
其中,成分C为丙烯酸酯树脂和/或环氧树脂,并且丙烯酸酯树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、单官能团丙烯酸酯单体、双官能团丙烯酸酯单体、多官能团丙烯酸酯单体中的一种或多种,环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂或脂肪族环氧树脂中的一种或多种,光引发剂为自由基光引发剂和/或阳离子光引发剂,分散剂A为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂A为无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种;
所述水基光固化预混液按重量份数比包括以下组分:
其中,有机溶质为丙烯酰胺和N-N’亚甲基双丙烯酰胺按照重量比10-30:1混合而成,所述光引发剂为自自由基光引发剂,所述分散剂B为柠檬酸铵、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、四甲基氢氧化铵、二甲基甲酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、六偏磷酸钠、油酸、硬脂酸中的一种或多种,溶剂B为去离子水、无水乙醇、丙三醇、丙酮中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在步骤S3中所述混合方式为球磨混合,球磨转速200-400r/min,球磨时间为0.5-12h。
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,在步骤S4中所述后处理包括脱气处理和溶剂挥发中的一步或多步,其中,所述脱气处理是采用负压处理对陶瓷膏体进行脱气从而使陶瓷膏体内部残存气体低于0.5%;所述溶剂挥发是指通过加热、搅拌和鼓风的方式使部分溶剂挥发以调节体系粘度,从而使陶瓷膏体的粘度符合要求。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述粘度为3Pa·s-15Pa·s。
CN201710832347.6A 2017-09-15 2017-09-15 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法 Pending CN107500736A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710832347.6A CN107500736A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710832347.6A CN107500736A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107500736A true CN107500736A (zh) 2017-12-22

Family

ID=60696785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710832347.6A Pending CN107500736A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107500736A (zh)

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108083818A (zh) * 2017-12-29 2018-05-29 深圳长朗智能科技有限公司 结构增强的光固化树脂基陶瓷复合材料及胚体脱脂方法
CN108218440A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 深圳长朗智能科技有限公司 光固化树脂基陶瓷复合材料及陶瓷胚体脱脂方法
CN108249930A (zh) * 2017-12-29 2018-07-06 深圳长朗智能科技有限公司 提供光洁轮廓的光固化树脂基陶瓷复合材料及胚体脱脂方法
CN108996998A (zh) * 2018-10-08 2018-12-14 广东工业大学 一种组合物及制备透明陶瓷的方法
CN109279897A (zh) * 2018-09-27 2019-01-29 广东工业大学 一种非氧化物陶瓷及其制备方法
CN109437893A (zh) * 2019-01-09 2019-03-08 北京理工大学 一种高固含量/低粘度光固化氧化锆陶瓷浆料及其制备方法
CN109456041A (zh) * 2018-12-06 2019-03-12 山东大学 一种基于sla-3d打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术
CN109851327A (zh) * 2018-12-20 2019-06-07 山东大学 一种面向sla-3d打印的碳化硅/氧化铝陶瓷复合光敏膏料及其制备方法
CN109928723A (zh) * 2019-03-15 2019-06-25 安徽金岩高岭土科技有限公司 一种用于光固化成型的高岭土浆料及其制备方法
CN110128116A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 西安增材制造国家研究院有限公司 一种光固化用陶瓷浆料及其制备方法
CN110156375A (zh) * 2019-06-24 2019-08-23 西北工业大学 一种光固化3d打印氧化铝陶瓷浆料及制备方法
CN110330329A (zh) * 2019-04-03 2019-10-15 武汉理工大学 一种用于立体光刻成型的触变性陶瓷膏体材料及其制备方法
WO2019210568A1 (zh) * 2018-05-03 2019-11-07 苏州聚复高分子材料有限公司 一种可光致固化的组合物
CN110511022A (zh) * 2019-09-30 2019-11-29 西安增材制造国家研究院有限公司 一种高固相含量氧化锆陶瓷膏料及制备方法,及基于其的结构件和制备方法
CN111269007A (zh) * 2020-02-12 2020-06-12 深圳市光韵达增材制造研究院 一种陶瓷光固化浆料及其制备方法
CN111348921A (zh) * 2020-01-17 2020-06-30 华中科技大学 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用
CN111777412A (zh) * 2020-07-14 2020-10-16 嘉兴饶稷科技有限公司 大尺寸模型3d陶瓷打印工艺
CN112142452A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 嘉兴饶稷科技有限公司 超低粘度光固化陶瓷树脂浆料
CN112159215A (zh) * 2020-09-27 2021-01-01 嘉兴饶稷科技有限公司 一种长波低温3d打印陶瓷材料及产品加工方法
CN112174676A (zh) * 2020-09-16 2021-01-05 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种氮化硅髋臼杯的制备方法
CN112174637A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 重庆康维鑫智能科技有限责任公司 一种氧化铝基陶瓷浆料及其陶瓷型芯的制备方法
CN112624753A (zh) * 2020-10-09 2021-04-09 北京工业大学 基于450nm光固化制备极小曲面复杂结构氧化锌陶瓷的方法
CN113956035A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 武汉理工大学 一种氧化锆复合钙磷陶瓷浆料及其制备方法和应用
CN116217242A (zh) * 2022-12-29 2023-06-06 兴核科学研究(福建)有限责任公司 一种适用于光固化成型工艺的氮化硅陶瓷浆料制备方法
CN116283241A (zh) * 2023-04-03 2023-06-23 广州瑞鑫通科技有限公司 一种光固化3d打印氧化铝陶瓷膏状浆料的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101306950A (zh) * 2008-06-23 2008-11-19 西安交通大学 一种空心叶片陶瓷铸型的光固化直接制造方法
CN105566860A (zh) * 2015-12-11 2016-05-11 上海联泰科技股份有限公司 一种用于3d光固化成型打印的陶瓷材料及其制备方法
CN106810215A (zh) * 2017-01-18 2017-06-09 深圳摩方新材科技有限公司 一种陶瓷浆料的制备及3d打印光固化成型方法
CN107129283A (zh) * 2017-05-12 2017-09-05 南京工业大学 一种光固化3d打印用高固相含量陶瓷浆料及其制备工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101306950A (zh) * 2008-06-23 2008-11-19 西安交通大学 一种空心叶片陶瓷铸型的光固化直接制造方法
CN105566860A (zh) * 2015-12-11 2016-05-11 上海联泰科技股份有限公司 一种用于3d光固化成型打印的陶瓷材料及其制备方法
CN106810215A (zh) * 2017-01-18 2017-06-09 深圳摩方新材科技有限公司 一种陶瓷浆料的制备及3d打印光固化成型方法
CN107129283A (zh) * 2017-05-12 2017-09-05 南京工业大学 一种光固化3d打印用高固相含量陶瓷浆料及其制备工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐廷献等: "《电子陶瓷材料》", 30 April 1993, 天津大学出版社 *

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108218440A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 深圳长朗智能科技有限公司 光固化树脂基陶瓷复合材料及陶瓷胚体脱脂方法
CN108249930A (zh) * 2017-12-29 2018-07-06 深圳长朗智能科技有限公司 提供光洁轮廓的光固化树脂基陶瓷复合材料及胚体脱脂方法
CN108083818A (zh) * 2017-12-29 2018-05-29 深圳长朗智能科技有限公司 结构增强的光固化树脂基陶瓷复合材料及胚体脱脂方法
CN108249930B (zh) * 2017-12-29 2021-10-22 深圳长朗智能科技有限公司 提供光洁轮廓的光固化树脂基陶瓷复合材料及胚体脱脂方法
CN108083818B (zh) * 2017-12-29 2021-10-22 深圳长朗智能科技有限公司 结构增强的光固化树脂基陶瓷复合材料及胚体脱脂方法
WO2019210568A1 (zh) * 2018-05-03 2019-11-07 苏州聚复高分子材料有限公司 一种可光致固化的组合物
CN110436944A (zh) * 2018-05-03 2019-11-12 苏州聚复高分子材料有限公司 一种可光致固化的组合物
CN109279897A (zh) * 2018-09-27 2019-01-29 广东工业大学 一种非氧化物陶瓷及其制备方法
CN108996998A (zh) * 2018-10-08 2018-12-14 广东工业大学 一种组合物及制备透明陶瓷的方法
CN109456041A (zh) * 2018-12-06 2019-03-12 山东大学 一种基于sla-3d打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术
CN109851327A (zh) * 2018-12-20 2019-06-07 山东大学 一种面向sla-3d打印的碳化硅/氧化铝陶瓷复合光敏膏料及其制备方法
CN109437893A (zh) * 2019-01-09 2019-03-08 北京理工大学 一种高固含量/低粘度光固化氧化锆陶瓷浆料及其制备方法
CN109928723A (zh) * 2019-03-15 2019-06-25 安徽金岩高岭土科技有限公司 一种用于光固化成型的高岭土浆料及其制备方法
CN110330329A (zh) * 2019-04-03 2019-10-15 武汉理工大学 一种用于立体光刻成型的触变性陶瓷膏体材料及其制备方法
CN110330329B (zh) * 2019-04-03 2022-06-03 武汉理工大学 一种用于立体光刻成型的触变性陶瓷膏体材料及其制备方法
CN110128116A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 西安增材制造国家研究院有限公司 一种光固化用陶瓷浆料及其制备方法
CN110156375A (zh) * 2019-06-24 2019-08-23 西北工业大学 一种光固化3d打印氧化铝陶瓷浆料及制备方法
CN110511022A (zh) * 2019-09-30 2019-11-29 西安增材制造国家研究院有限公司 一种高固相含量氧化锆陶瓷膏料及制备方法,及基于其的结构件和制备方法
CN111348921A (zh) * 2020-01-17 2020-06-30 华中科技大学 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用
CN111269007B (zh) * 2020-02-12 2022-03-08 深圳市光韵达增材制造研究院 一种陶瓷光固化浆料及其制备方法
CN111269007A (zh) * 2020-02-12 2020-06-12 深圳市光韵达增材制造研究院 一种陶瓷光固化浆料及其制备方法
CN111777412A (zh) * 2020-07-14 2020-10-16 嘉兴饶稷科技有限公司 大尺寸模型3d陶瓷打印工艺
CN112174676A (zh) * 2020-09-16 2021-01-05 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种氮化硅髋臼杯的制备方法
CN112174676B (zh) * 2020-09-16 2023-10-10 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 一种氮化硅髋臼杯的制备方法
CN112142452A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 嘉兴饶稷科技有限公司 超低粘度光固化陶瓷树脂浆料
CN112159215A (zh) * 2020-09-27 2021-01-01 嘉兴饶稷科技有限公司 一种长波低温3d打印陶瓷材料及产品加工方法
CN112174637B (zh) * 2020-09-30 2022-07-19 重庆康维鑫智能科技有限责任公司 一种氧化铝基陶瓷浆料及其陶瓷型芯的制备方法
CN112174637A (zh) * 2020-09-30 2021-01-05 重庆康维鑫智能科技有限责任公司 一种氧化铝基陶瓷浆料及其陶瓷型芯的制备方法
CN112624753B (zh) * 2020-10-09 2022-04-08 北京工业大学 基于450nm光固化制备极小曲面复杂结构氧化锌陶瓷的方法
CN112624753A (zh) * 2020-10-09 2021-04-09 北京工业大学 基于450nm光固化制备极小曲面复杂结构氧化锌陶瓷的方法
CN113956035A (zh) * 2021-10-28 2022-01-21 武汉理工大学 一种氧化锆复合钙磷陶瓷浆料及其制备方法和应用
CN116217242A (zh) * 2022-12-29 2023-06-06 兴核科学研究(福建)有限责任公司 一种适用于光固化成型工艺的氮化硅陶瓷浆料制备方法
CN116217242B (zh) * 2022-12-29 2024-02-09 兴核科学研究(福建)有限责任公司 一种适用于光固化成型工艺的氮化硅陶瓷浆料制备方法
CN116283241A (zh) * 2023-04-03 2023-06-23 广州瑞鑫通科技有限公司 一种光固化3d打印氧化铝陶瓷膏状浆料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107500736A (zh) 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法
CN106495670B (zh) 用于光固化陶瓷3d打印的胶粘剂、其制备方法和应用
CN109133917B (zh) 一种dlp增材制造用的陶瓷浆料及其制备方法和采用该浆料制备成品的方法
CN107500781B (zh) 一种多孔陶瓷的制备方法
CN108456002B (zh) 一种适用于自修复/自增强的基于光固化成型的3d打印陶瓷部件的方法
Huang et al. Novel colloidal forming of ceramics
CN106699137A (zh) 一种基于光固化成型的3d打印制备zta复相陶瓷的方法
CN110128116A (zh) 一种光固化用陶瓷浆料及其制备方法
CN108027554A (zh) 用于立体光刻的陶瓷和玻璃陶瓷浆料
CN109851327A (zh) 一种面向sla-3d打印的碳化硅/氧化铝陶瓷复合光敏膏料及其制备方法
CN105835209B (zh) 一种基于琼脂糖的陶瓷凝胶注模成型方法
CN108275979A (zh) 一种用于光固化3d打印的陶瓷材料、陶瓷件及其制备方法
CN110483008A (zh) 一种用于光固化3d打印陶瓷的浆料及其陶瓷产品制备方法
CN108996998A (zh) 一种组合物及制备透明陶瓷的方法
CN114368972B (zh) 可见光3d打印光固化陶瓷浆料、制备方法及打印方法
CN106007709A (zh) 一种凝胶注模成型制备高强度陶瓷的方法
CN109456041B (zh) 一种基于sla-3d打印的氧化锆/氧化铝复合光敏膏料均质化制备技术
CN110357642A (zh) 光固化3d打印用浆料、制备方法及氮化硅陶瓷
CN110194660A (zh) 一种光固化用高固相氧化铝陶瓷浆料及其制备方法
CN107955307A (zh) 二氧化硅/氧化镁/聚合物复合介电疏水材料及制备方法
CN114276143A (zh) 一种基于3D打印SiC-SiO2陶瓷生坯的两步烧结方法
CN110330339A (zh) 一种大尺寸max相陶瓷叶轮制备方法
CN106478106A (zh) 制备反射镜用碳化硅造粒粉的制造方法
Ji et al. Direct ink writing of cellulose-plasticized aqueous ceramic slurry for YAG transparent ceramics
CN112979283A (zh) 基于面曝光快速成型工艺的陶瓷浆料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171222