CN108249961A - 一种基于3d打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷技术领域，公开了一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法。该制备方法先使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到陶瓷胚体模型，在其外表面构建陶瓷釉3D薄层模型，将模型数据输入3D打印机中，使用3D打印在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层，再经过浸涂微米/纳米浆液，最后经过烧结得到超疏水陶瓷釉薄层。本发明陶瓷釉薄层表面具有超疏水性能，节省原料。

Description

一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强 度陶瓷釉薄层的方法
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，尤其是涉及一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法。
背景技术
陶瓷釉面质量的好坏直接影响上釉产品的性能和质量，而釉面质量的好坏除与釉料配方、釉浆制备工艺及燃烧条件有关外还与施釉工艺有关。随着陶瓷的不断发展，施釉工艺也向高质量，低能耗，更适合现代化生产的方向发展。现有技术对陶瓷釉性能改性主要涉及其表面亮度、强度、抗菌、防辐射、抗静电等，对陶瓷釉疏水改性的研究报道较少，将陶瓷釉制作成疏水的表面形貌可以使陶瓷釉具有类似荷叶的自清洁功能。
中国专利公开号CN1356280A公开了一种永久自洁净纳米陶瓷釉，它是在普通陶瓷釉中添加进多种纳米氧化物材料，改变传统陶瓷釉配方，使用传统的陶瓷类产品制备工艺烧结，使新陶瓷类产品陶瓷釉表面具有纳米结构，因此具有疏水和永久性自清洁功能。此发明利用纳米离子氧化物覆在陶瓷表面，改变陶瓷表面的粗糙结构，使陶瓷具有一定的疏水性能。
上述公开的一种永久自洁净纳米陶瓷釉存在以下技术问题：将纳米氧化物混杂在陶瓷釉料中，在陶瓷胚体表面上釉过程中，大部分的纳米氧化物混在陶瓷釉内部，处于陶瓷釉表面的纳米氧化物颗粒非常少，陶瓷釉表面的粗糙度不高，使陶瓷釉疏水性较为一般，另外混入釉料中的纳米颗粒到达不了陶瓷胚体表面，这部分纳米颗粒得不到应用，浪费原料。
发明内容
本发明是为了克服现有技术陶瓷釉表面疏水性不佳，原料浪费的问题，提供一种节约原料的超疏水陶瓷釉薄层的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：
(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D 薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为200～300μm的二维模型；
(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
(3)浸涂：将质量百分比浓度为5～10％白云石微米颗粒、6～12％纳米二氧化硅颗粒和5～8％高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀；
(4)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，最后冷却至室温。
本发明先使用3D打印的方法在陶瓷胚体表面覆盖一层陶瓷釉，然后配制具有一定粘度的纳米/微米颗粒烯浆液，采用浸涂的方式将纳米和微米颗粒粘附在陶瓷釉表面，使纳米和微米颗粒完全粘附在陶瓷釉表面，不混入陶瓷釉料中，这样的好处是既增加陶瓷釉表面的纳米和微米颗粒，提高其粗糙度增强疏水性能，又节省了纳米微米颗粒，降低原料成本；配制过程中，浆液的浓度不能太高，浆液浓度太高会导致浆液流动性能变差，在陶瓷釉表面形成的纳米/微米涂层较厚，影响陶瓷的色泽和亮度，本发明采用纳米/微米颗粒烯浆液浸渍陶瓷釉胚体，烯浆液受重力的作用，从陶瓷胚体上部向下流动，从而在陶瓷胚体表面形成较薄的纳米和微米涂层，不影响陶瓷釉表面的色泽和亮度，另外本发明采用两种粒径大小相差较大的微米和纳米颗粒，相比加入大小相差不大的颗粒大大提高陶瓷釉表面的粗糙度，增加其疏水性能；浆液浸涂在陶瓷胚体表面后采用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀，进一步降低陶瓷釉胚体表面纳米和微米涂层的厚度，增加陶瓷釉的色泽和亮度。
另外，本发明采用3D打印陶瓷釉薄层能够保证陶瓷釉薄层厚度大小一致，形成的陶瓷釉表面较为平整，不会出现气泡和凹凸不平的陶瓷釉表面，使后续在浸渍纳米/微米颗粒烯浆液后，烯浆液能顺利从上外下均匀流淌输运，纳米和微米颗粒在陶瓷釉表面分散均匀，得到较好的疏水效果、色泽和亮度；陶瓷釉表出现气泡和形成凹凸不平的表面会使纳米微米颗粒聚积在气泡和凹坑中，导致纳米微米颗粒分散不均匀，影响其疏水效果、色泽和亮度。
作为优选，所述步骤(3)中热风吹散温度为40～60℃。
使用热风吹散陶瓷釉表面的浆液，能够提升浆液固化的时间，使微米和纳米颗粒尽快粘附在陶瓷釉表面。
作为优选，所述所述步骤(4)中上釉陶瓷胚体烘烤温度为65～80℃，烘烤时间为3～4h。
作为优选，所述所述步骤(4)中，烘烤过后的陶瓷胚体进行烧结的过程为：先以 80～100℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1000～1100℃并保温4～6h，然后以20～30℃/h的升温速度升至1200～1250℃并保温6～8h。
作为优选，所述步骤(3)中白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将2～3g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入50～60mL去离子水，加热至50～60℃，搅拌均匀后加入4～8g白云石微米颗粒，再加入0.1～0.2g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1～2h，二氧化碳通入速率控制在3～5m3/h，最后放入真空干燥箱中，在70～80℃的条件下干燥3～7h，得到预处理的白云石微米颗粒。
本发明为了进一步提高陶瓷釉薄层表面的疏水性能，利用氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀，在白云石微米颗粒表面包覆一层纳米碳酸钙颗粒，这种微米颗粒表面分散纳米颗粒的结构构成类似荷叶微观表面的仿生超疏水结构，大大提高陶瓷釉薄层表面的粗糙度，进一步增加陶瓷釉薄层的疏水性能；另外碳酸钙纳米颗粒有利于提高纳米微米浆液的固化速度。
作为优选，所述步骤(2)中陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石25～35份、石英10～20份、填料20～30份、复合粘结剂3～6份、偏硅酸钠1～3份、硫酸钙2～4份、硼砂1～3份、硅酸铝3～5份。
本发明以方解石和石英为陶瓷釉的基础成分，偏硅酸钠有利于提高组分间的分散性，硫酸钙可以加快陶瓷釉的固化速度，硼砂使陶瓷釉具有光泽且陶瓷釉不易从陶瓷胚体上脱落；硅酸铝可以增加陶瓷釉的热稳定性。
作为优选，所述填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.1～0.2。
短切玻璃纤维混入填料中，陶瓷釉固化后短切纤维能够为陶瓷釉材料之间的拉力，使陶瓷釉在高温烧结过程中不出现开裂，大大提升陶瓷釉薄层的强度，增加其耐热性能。
作为优选，所述复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂30～35份、蒙脱石50～60份、六偏磷酸钠2～5份、乙烯基三甲氧基硅烷1～3份、改性二乙烯三胺5～10份和碳化硅3～5份。
本发明中复合粘结剂以缩水甘油酯类环氧树脂为粘结物质，蒙脱石为复合粘结剂的填料，六偏磷酸钠增加组分间的分散性，乙烯基三甲氧基硅烷提高组分的相容性和亲和力，改性二乙烯三胺为提升复合粘结剂的固化速度，碳化硅提高粘结剂的热稳定性。
作为优选，所述改性二乙烯三胺制备方法为：将20～25mL二乙烯三胺和80～100mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入15～20ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至50～60℃，再加入0.1～0.15g偶氮二异丁腈，反应4～5h，得到改性的二乙烯三胺。
由于陶瓷后期要经过高温烧结，复合粘结剂必须具有一定的耐热性能，否则会造成陶瓷釉薄层表面的开裂，本发明对固化剂进行接枝改性，在二乙烯三胺固化剂分子上接枝含有苯环骨架，提高其耐热性；在一定温度下缩水甘油酯类环氧树脂与改性二乙烯三胺中的伯胺反应生成仲胺，仲胺继续与缩水甘油酯类环氧树脂反应形成交联的网状结构，使复合粘结剂快速固化，进一步增加复合粘结剂的耐热性能。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)陶瓷釉薄层具有较好的超疏水性能，使陶瓷具有自清洁功能；(2)陶瓷釉具有较好的色泽和亮度；(3)节省原料，降低成本；(4)耐高温性能好，陶瓷釉薄层不易开裂。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：
(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D 薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为200μm的二维模型；
(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
(3)浸涂：将质量百分比浓度为5％白云石微米颗粒、6％纳米二氧化硅颗粒和5％高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀，热风温度为40℃；
(4)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，烘烤温度为65℃，烘烤时间为3h，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，烧结的过程为：先以80℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1000℃并保温4h，然后以20℃/h的升温速度升至1200℃并保温6h，最后冷却至室温。
其中，白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将2g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入50mL去离子水，加热至50℃，搅拌均匀后加入4g白云石微米颗粒，再加入0.1g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1h，二氧化碳通入速率控制在3m3/h，最后放入真空干燥箱中，在70℃的条件下干燥3h，得到预处理的白云石微米颗粒。
其中，陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石25份、石英10份、填料20份、复合粘结剂3份、偏硅酸钠1份、硫酸钙2份、硼砂 1份、硅酸铝3份。
填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.1。
复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂30份、蒙脱石50份、六偏磷酸钠2份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、改性二乙烯三胺5份和碳化硅3份。
改性二乙烯三胺制备方法为：将20mL二乙烯三胺和80mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入15ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至50℃，再加入0.1g偶氮二异丁腈，反应4h，得到改性的二乙烯三胺。
实施例2
一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：
(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D 薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为220μm的二维模型；
(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
(3)浸涂：将质量百分比浓度为6％白云石微米颗粒、7％纳米二氧化硅颗粒和6％高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀，热风温度为45℃；
(4)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，烘烤温度为70℃，烘烤时间为3.2h，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，烧结的过程为：先以85℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1020℃并保温4.5h，然后以22℃/h的升温速度升至1220℃并保温6.5h，最后冷却至室温。
其中，白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将2.2g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入53mL去离子水，加热至52℃，搅拌均匀后加入5g 白云石微米颗粒，再加入0.12g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1.2h，二氧化碳通入速率控制在3.5m3/h，最后放入真空干燥箱中，在72℃的条件下干燥4h，得到预处理的白云石微米颗粒。
其中，陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石28份、石英12份、填料23份、复合粘结剂4份、偏硅酸钠1份、硫酸钙2份、硼砂 1份、硅酸铝3份。
填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.12。
复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂32份、蒙脱石52份、六偏磷酸钠3份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、改性二乙烯三胺6份和碳化硅3份。
改性二乙烯三胺制备方法为：将22mL二乙烯三胺和85mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入16ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至53℃，再加入0.12g偶氮二异丁腈，反应4.3h，得到改性的二乙烯三胺。
实施例3
一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：
(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D 薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为250μm的二维模型；
(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
(3)浸涂：将质量百分比浓度为7％白云石微米颗粒、8％纳米二氧化硅颗粒和6.5％高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀，热风温度为50℃；
(4)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，烘烤温度为72℃，烘烤时间为3.5h，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，烧结的过程为：先以90℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1060℃并保温5h，然后以25℃/h的升温速度升至1230℃并保温7h，最后冷却至室温。
其中，白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将2.5g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入55mL去离子水，加热至54℃，搅拌均匀后加入6g 白云石微米颗粒，再加入0.16g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1.5h，二氧化碳通入速率控制在4m3/h，最后放入真空干燥箱中，在75℃的条件下干燥5h，得到预处理的白云石微米颗粒。
其中，陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石30份、石英16份、填料24份、复合粘结剂4.5份、偏硅酸钠2份、硫酸钙3份、硼砂2份、硅酸铝4份。
填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.14。
复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂33份、蒙脱石55份、六偏磷酸钠3.5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、改性二乙烯三胺7份和碳化硅4份。
改性二乙烯三胺制备方法为：将23mL二乙烯三胺和90mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入17ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至55℃，再加入0.13g偶氮二异丁腈，反应4.5h，得到改性的二乙烯三胺。
实施例4
一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：
(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D 薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为280μm的二维模型；
(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
(3)浸涂：将质量百分比浓度为8％白云石微米颗粒、10％纳米二氧化硅颗粒和7％高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀，热风温度为55℃；
(4)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，烘烤温度为76℃，烘烤时间为3.8h，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，烧结的过程为：先以95℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1080℃并保温5.5h，然后以28℃/h的升温速度升至1240℃并保温7.5h，最后冷却至室温。
其中，白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将2.7g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入58mL去离子水，加热至57℃，搅拌均匀后加入7g 白云石微米颗粒，再加入0.18g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1.8h，二氧化碳通入速率控制在4.5m3/h，最后放入真空干燥箱中，在77℃的条件下干燥6h，得到预处理的白云石微米颗粒。
其中，陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石32份、石英18份、填料27份、复合粘结剂5份、偏硅酸钠3份、硫酸钙4份、硼砂 3份、硅酸铝5份。
填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.16。
复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂34份、蒙脱石58份、六偏磷酸钠4份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、改性二乙烯三胺8份和碳化硅5份。
改性二乙烯三胺制备方法为：将24mL二乙烯三胺和95mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入18ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至57℃，再加入0.14g偶氮二异丁腈，反应4.8h，得到改性的二乙烯三胺。
实施例5
一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，包括以下步骤：
(1)建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D 薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为300μm的二维模型；
(2)上釉：将步骤(1)中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
(3)浸涂：将质量百分比浓度为10％白云石微米颗粒、12％纳米二氧化硅颗粒和8％高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀，热风温度为60℃；
(4)烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，烘烤温度为80℃，烘烤时间为4h，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，烧结的过程为：先以100℃/h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1100℃并保温6h，然后以30℃/h的升温速度升至1250℃并保温8h，最后冷却至室温。
其中，白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将3g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入60mL去离子水，加热至60℃，搅拌均匀后加入8g白云石微米颗粒，再加入0.2g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应2h，二氧化碳通入速率控制在5m3/h，最后放入真空干燥箱中，在80℃的条件下干燥7h，得到预处理的白云石微米颗粒。
其中，陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石35份、石英20份、填料30份、复合粘结剂6份、偏硅酸钠3份、硫酸钙4份、硼砂 3份、硅酸铝5份。
填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.2。
复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂35份、蒙脱石60份、六偏磷酸钠5份、乙烯基三甲氧基硅烷3份、改性二乙烯三胺10份和碳化硅5份。
改性二乙烯三胺制备方法为：将25mL二乙烯三胺和100mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入20ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至60℃，再加入0.15g偶氮二异丁腈，反应5h，得到改性的二乙烯三胺。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于在步骤(3)中浆液中不加入纳米二氧化硅颗粒。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于在步骤(3)中浆液中不加入白云石微米颗粒。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于在步骤(3)中浆液中不加入纳米二氧化硅颗粒和白云石微米颗粒。
使用接触角测定仪对实施例1～5和对比例1～3陶瓷釉薄层表面的静态接触角进行测试，测试结果如下表所示：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）建模：使用三维扫描仪对成型的陶瓷胚体外部轮廓形状进行扫描得到三维点云数据，将三维点云数据输入电脑，得到陶瓷胚体模型，然后在陶瓷胚体模型的外表面构建陶瓷釉3D薄层模型，再将陶瓷釉3D薄层模型分解成一系列厚度为200~300μm的二维模型；
（2）上釉：将步骤（1）中陶瓷釉3D薄层模型数据输入3D打印机配套设备中，设置打印程序，然后将陶瓷釉浆料加入3D打印机中，3D打印机喷头在陶瓷胚体表面喷射陶瓷釉墨水，在陶瓷釉表面堆积形成陶瓷釉薄层；
（3）浸涂：将质量百分比浓度为5~10%白云石微米颗粒、6~12%纳米二氧化硅颗粒和5~8%高岭土加入到蒸馏水中，搅拌均匀得到浆液，然后将覆盖有陶瓷釉薄层的陶瓷胚体浸入浆液中，取出后使用至上而下的热风将陶瓷釉薄层表面的浆料吹散均匀；
（4）烧结：将上釉后的陶瓷放入窑炉中并在低温条件下烘烤，然后对烘烤后的上釉陶瓷胚体进行高温烧结，最后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中热风吹散温度为40~60℃。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（4）中上釉陶瓷胚体烘烤温度为65~80℃，烘烤时间为3~4h。
4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（4）中，烘烤过后的陶瓷胚体进行烧结的过程为：先以80~100℃/ h的升温速度从窑炉烘烤温度升至1000~1100℃并保温4~6h，然后以20~30℃/ h的升温速度升至1200~1250℃并保温6~8h。
5.根据权利要求1~4任一权利要求所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（3）中白云石微米颗粒经过预处理，预处理方法为：
将2~3g氢氧化钙加入反应釜中，然后加入50~60mL去离子水，加热至50~60℃，搅拌均匀后加入4~8g白云石微米颗粒，再加入0.1~0.2g焦磷酸钠，然后匀速通入二氧化碳，反应1~2h，二氧化碳通入速率控制在3~5m3/h，最后放入真空干燥箱中，在70~80℃的条件下干燥3~7h，得到预处理的白云石微米颗粒。
6.根据权利要求1~4任一权利要求所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述步骤（2）中陶瓷釉浆料由以下重量份数配比的原料制成：
方解石25~35份、石英10~20份、填料20~30份、复合粘结剂3~6份、偏硅酸钠1~3份、硫酸钙2~4份、硼砂1~3份、硅酸铝3~5份。
7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述填料为高岭土和玻璃短切纤维的混合物，高岭土与玻璃短切纤维的质量比为1:0.1~0.2。
8.根据权利要求6所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述复合粘结剂由以下重量份数配比的原料制成：
缩水甘油酯类环氧树脂30~35份、蒙脱石50~60份、六偏磷酸钠2~5份、乙烯基三甲氧基硅烷1~3份、改性二乙烯三胺5~10份和碳化硅3~5份。
9.根据权利要求8所述的一种基于3D打印和表面涂覆微米/纳米颗粒制备超疏水高强度陶瓷釉薄层的方法，其特征在于，所述改性二乙烯三胺制备方法为：将20~25mL二乙烯三胺和80~100mL丙酮加入四口烧瓶中，然后加入15~20ml烯丙基苯基硫醚，水浴加热至50~60℃，再加入0.1~0.15g偶氮二异丁腈，反应4~5h，得到改性的二乙烯三胺。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110817294A (zh) * 2019-10-31 2020-02-21 浙江工业大学 锥螺旋气泡输运装置及其制备方法
CN113173805A (zh) * 2021-04-30 2021-07-27 萍乡学院 在釉面上构建陶瓷基荷叶仿生疏水微纳乳突结构的方法
CN113754411A (zh) * 2021-08-17 2021-12-07 南通大学 一种基于3D打印红色釉上彩Ce:YAG荧光陶瓷的制备方法
CN113999052A (zh) * 2021-11-22 2022-02-01 海南大学 一种超疏水釉层及包含其的无机陶瓷膜、制备方法与应用
CN114589795A (zh) * 2022-03-09 2022-06-07 蒙娜丽莎集团股份有限公司 一种自清洁陶瓷板的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1356280A (zh) * 2002-01-04 2002-07-03 华中师范大学 永久性自洁净纳米陶瓷釉
CN1481342A (zh) * 2000-12-21 2004-03-10 �����ɷ� 具有自清洁表面的基材及其制备方法和用途
WO2005068400A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Newsouth Innovations Pty Limited Hydrophobic coating composition
CN105753511A (zh) * 2016-02-25 2016-07-13 丽水学院 一种龙泉青瓷青釉喷墨墨水及其制备方法
CN105764674A (zh) * 2013-11-27 2016-07-13 沃克斯艾捷特股份有限公司 使用泥釉的3d打印方法
CN106830886A (zh) * 2017-01-21 2017-06-13 深圳孔雀科技开发有限公司 一种防油疏水抗菌厨房用瓷砖及其制备工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1481342A (zh) * 2000-12-21 2004-03-10 �����ɷ� 具有自清洁表面的基材及其制备方法和用途
CN1356280A (zh) * 2002-01-04 2002-07-03 华中师范大学 永久性自洁净纳米陶瓷釉
WO2005068400A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Newsouth Innovations Pty Limited Hydrophobic coating composition
CN105764674A (zh) * 2013-11-27 2016-07-13 沃克斯艾捷特股份有限公司 使用泥釉的3d打印方法
CN105753511A (zh) * 2016-02-25 2016-07-13 丽水学院 一种龙泉青瓷青釉喷墨墨水及其制备方法
CN106830886A (zh) * 2017-01-21 2017-06-13 深圳孔雀科技开发有限公司 一种防油疏水抗菌厨房用瓷砖及其制备工艺

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周守发等: "纳米碳酸钙包覆白云石制备过程研究", 《中国粉体技术》 *
王志华: "3D喷墨打印带来陶瓷行业新革命", 《中国印刷》 *
蒋宫澄: "《多孔介质油气藏岩石表面气体润湿性理论基础与应用》", 31 December 2015, 中国石油大学出版社 *
郝立新等: "《高分子化学与物理教程》", 31 December 1997, 化学工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110817294A (zh) * 2019-10-31 2020-02-21 浙江工业大学 锥螺旋气泡输运装置及其制备方法
CN113173805A (zh) * 2021-04-30 2021-07-27 萍乡学院 在釉面上构建陶瓷基荷叶仿生疏水微纳乳突结构的方法
CN113754411A (zh) * 2021-08-17 2021-12-07 南通大学 一种基于3D打印红色釉上彩Ce:YAG荧光陶瓷的制备方法
CN113999052A (zh) * 2021-11-22 2022-02-01 海南大学 一种超疏水釉层及包含其的无机陶瓷膜、制备方法与应用
CN114589795A (zh) * 2022-03-09 2022-06-07 蒙娜丽莎集团股份有限公司 一种自清洁陶瓷板的制备方法
CN114589795B (zh) * 2022-03-09 2024-04-05 蒙娜丽莎集团股份有限公司 一种自清洁陶瓷板的制备方法

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