CN110803919A - 一种3d打印用陶瓷粉末及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种3D打印用陶瓷粉末材料，包括如下重量份的各组分制成：矾石10‑15份、莫来石粉11‑18份、硼化钴3‑5份、二硅化铬3‑5份、碳化铪2‑6份、氮化锗1‑4份、碳化硅纤维2‑4份、膨润土10‑15份、D‑葡糖糖酸2‑丙烯‑1‑酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)‑4‑氧代‑4‑[3‑(三氟甲基)‑5,6‑二氢‑[1,2,4]三唑并[4,3‑a]吡嗪‑7(8H)‑基]‑1‑(2,4,5‑三氟苯基)丁‑2‑烯‑2‑胺/2‑(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3‑二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物20‑30份、乙烯基氟硅油1‑4份、环氧乙烯基酯树脂10‑15份、2,4,6‑三(环氧乙烷‑2‑基甲氧基)‑1,3,5‑三嗪2‑5份、分散剂1‑4份、偶联剂2‑4份、碳纳米管1‑3份。本发明公开的3D打印用陶瓷粉末材料性能稳定，使用效果好，具有成分控制精、致密度高、球形度好、颗粒尺寸小且粒度分布范围窄、分散性好、流动性好等特性。

Description

一种3D打印用陶瓷粉末及其制备方法
技术领域
本发明涉及3D打印材料技术领域，尤其涉及一种3D打印用陶瓷粉末材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着科技的进步和社会的发展，3D打印技术突飞猛进，给人们的生活带来了诸多便利。3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。它是发展最快且发展潜力最大的一种快速成型技术，具有成本低、工艺简单、使用快捷、多样性的优点，已经被广泛应用于航空工业、建筑设计、医用器械制备、汽车工业等方面。
3D打印材料是3D打印技术中必不可少的一种材料，其性能的好坏直接影响打印效果及产品的质量。虽然高端工业印刷可以实现塑料、某些金属或者陶瓷打印，但实现打印的材料都是比较昂贵和稀缺的。另外，打印机也还没有达到成熟的水平，无法支持日常生活中所接触到的各种各样的材料。研究者们在多材料打印上已经取得了一定的进展，但除非这些进展达到成熟并有效，否则材料依然会是3D打印的一大障碍。
陶瓷用品是人们日常生活中比较常见的物品，现有技术中有大量的陶瓷性铸造用品。陶瓷型铸造是精密铸造的一种重要方法，已广泛应用于工业生产。目前，陶瓷型的制作主要有两种方式：一种是利用硅酸乙酯的水解液作为粘结剂，与耐火材料配成浆料后，利用模具通过灌浆、结胶、起模、焙烧等工艺烧制而成；另一种是使用模具制作出蜡模后，利用硅溶胶和耐火粉料配制浆料，通过粘浆、撒砂、干燥、焙烧等工艺获得陶瓷壳型。这两种方法中都包含了模具的设计和制作，一种模具只能生产一种零件，不适用于小批量零件的生产，并且模具的制作需要大量的人工成本和材料成本，而且产品的形状也受到模具制作能力的限制；再者，当零件出现改动后，现有的模具基本不再具有利用的价值，也造成了大量的浪费。总之，传统的陶瓷制品生产工艺较为复杂，并且会消耗较多的资源，不能满足现代人们的需求。
因此，开发一种综合性能优异的3D打印用陶瓷粉末材料，以实现陶瓷制品的3D打印具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种3D打印用陶瓷粉末材料及其制备方法，该制备方法简单易行，对设备依赖性小，制备成本低，制备效率和成品合格率高，适合连续规模化生产；制得的3D打印用陶瓷粉末材料性能稳定，使用效果好，易于推广；另外，还具有成分控制精、致密度高、球形度好、颗粒尺寸小且粒度分布范围窄、分散性好、流动性好等特性，具有较高的经济价值、社会价值和生态价值。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石10-15份、莫来石粉11-18份、硼化钴3-5份、二硅化铬3-5份、碳化铪2-6份、氮化锗1-4份、碳化硅纤维2-4份、膨润土10-15份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物20-30份、乙烯基氟硅油1-4份、环氧乙烯基酯树脂10-15份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪2-5份、分散剂1-4份、偶联剂2-4份、碳纳米管1-3份。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
进一步地，所述分散剂为分散剂EFKA4046、分散剂H-975中的一种或两种。
进一步地，所述乙烯基氟硅油为端乙烯基氟硅油NFS7301，购于威海新元化工有限公司。
进一步地，所述环氧乙烯基酯树脂平均分子量为10万。
进一步地，所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围70-80℃下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重。
优选地，所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:2:1:(0.2-0.4):(0.03-0.06):(15-25)。
优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
优选地，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
优选地，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒4-6天；然后加入混合料重量30-40％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为210-260℃下烧制15-20分钟，再升温至490-520℃下烧制1-2小时，取出送入风冷机内在3-5分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
(1)本发明的一种3D打印用陶瓷粉末材料，陶瓷料包括矾石、莫来石粉、硼化钴、二硅化铬、碳化铪、氮化锗、膨润土，协同作用，使得综合性能佳，耐高温性能、耐磨性优异，不易出现开裂现象。得到的粉末结块温度低、收缩小、内应力小。
(2)本发明的一种3D打印用陶瓷粉末材料，添加碳化硅纤维，与其他成分协同作用，能有效改善材料的机械力学性能，使得制成的材料强度高、流动性好、柔韧性、耐热性、耐候性优异，实体成品的粘结牢度和强度高，几乎不会出现脱层的现象，使用寿命长，生产和使用过程中绿色环保、安全的优点。
(3)本发明的一种3D打印用陶瓷粉末材料，添加D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物作为主要粘结成分，使得材料粘结强度更好，耐候性更佳；使得材料与3D打印设备配套性佳，耐磨性和自润滑性均相对较好，能有效满足不同工件实际使用的需要。
(4)本发明的一种3D打印用陶瓷粉末材料，添加的乙烯基氟硅油、碳纳米管协同作用，能改善材料的自润滑性能，进而改善综合性能；与其他成分协同作用，使得材料成分控制精、致密度高、球形度好、颗粒尺寸小且粒度分布范围窄、分散性好、流动性好。
(5)本发明的一种3D打印用陶瓷粉末材料，添加的环氧乙烯基酯树脂、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪在材料中可以起到交联剂的作用，使得材料各组分能形成有机整体，更好地发挥协效作用，使得材料综合性能更佳。经过后续的氢处理、气流磨粉、等静压提高密度、烧结工艺而制备的3D打印用陶瓷粉末材料性能更稳定，耐久性好，经处理后的陶瓷粉末材料粗细分布均匀，使打印出的产品表面更光洁、细腻。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明实施例中所述乙烯基氟硅油为端乙烯基氟硅油NFS7301，购于威海新元化工有限公司；所述环氧乙烯基酯树脂平均分子量为10万。
实施例1
一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石10份、莫来石粉11份、硼化钴3份、二硅化铬3份、碳化铪2份、氮化锗1份、碳化硅纤维2份、膨润土10份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物20份、乙烯基氟硅油1份、环氧乙烯基酯树脂10份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪2份、分散剂EFKA4046 1份、硅烷偶联剂KH550 2份、碳纳米管1份。
所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异丁腈加入到二甲亚砜中，在氮气氛围70℃下搅拌反应6小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱80℃下干燥至恒重；所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异丁腈、二甲亚砜的质量比为1:1:2:1:0.2:0.03:15。
一种所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒4天；然后加入混合料重量30％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为210℃下烧制15分钟，再升温至490℃下烧制1小时，取出送入风冷机内在3分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
实施例2
一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石11份、莫来石粉13份、硼化钴3.5份、二硅化铬3.5份、碳化铪3份、氮化锗2份、碳化硅纤维2.5份、膨润土11份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物23份、乙烯基氟硅油2份、环氧乙烯基酯树脂11份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪3份、分散剂H-975 2份、硅烷偶联剂KH560 2.5份、碳纳米管1.5份。
所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异庚腈加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在氦气氛围72℃下搅拌反应6.5小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱83℃下干燥至恒重；所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异庚腈、N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:1:2:1:0.25:0.04:17。
一种所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒4.5天；然后加入混合料重量33％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为220℃下烧制16.5分钟，再升温至500℃下烧制1.3小时，取出送入风冷机内在3.5分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
实施例3
一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石13份、莫来石粉15份、硼化钴4份、二硅化铬4份、碳化铪4份、氮化锗3份、碳化硅纤维3份、膨润土13份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物25份、乙烯基氟硅油2.5份、环氧乙烯基酯树脂13份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪3.5份、分散剂EFKA4046 2.5份、硅烷偶联剂KH570 3份、碳纳米管2份。
所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异丁腈加入到N-甲基吡咯烷酮中，在氖气氛围75℃下搅拌反应7小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重；所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异丁腈、N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:1:2:1:0.3:0.045:20。
一种所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒5天；然后加入混合料重量35％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为240℃下烧制18分钟，再升温至510℃下烧制1.5小时，取出送入风冷机内在4分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
实施例4
一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石14份、莫来石粉17份、硼化钴4.5份、二硅化铬4.5份、碳化铪5份、氮化锗3.5份、碳化硅纤维3.5份、膨润土14份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物28份、乙烯基氟硅油3.5份、环氧乙烯基酯树脂14.5份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪4.5份、分散剂3.5份、偶联剂3.5份、碳纳米管2.8份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:3:2混合而成；所述分散剂为分散剂EFKA4046、分散剂H-975按质量比3:5混合而成。
所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氩气氛围78℃下搅拌反应7.8小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱88℃下干燥至恒重；所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:2:1:0.38:0.055:24；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:3:2混合而成。
一种所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒5.8天；然后加入混合料重量38％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为250℃下烧制19分钟，再升温至515℃下烧制1.9小时，取出送入风冷机内在4.8分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
实施例5
一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石15份、莫来石粉18份、硼化钴5份、二硅化铬5份、碳化铪6份、氮化锗4份、碳化硅纤维4份、膨润土15份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物30份、乙烯基氟硅油4份、环氧乙烯基酯树脂15份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪5份、分散剂EFKA4046 4份、硅烷偶联剂KH550 4份、碳纳米管3份。
所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异丁腈加入到N-甲基吡咯烷酮中，在氮气氛围80℃下搅拌反应8小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重；所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、偶氮二异丁腈、N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:1:2:1:0.4:0.06:25。
一种所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒4-6天；然后加入混合料重量40％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为260℃下烧制20分钟，再升温至520℃下烧制2小时，取出送入风冷机内在5分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
对比例1
本例提供一种3D打印用陶瓷粉末材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加矾石、莫来石粉。
对比例2
本例提供一种3D打印用陶瓷粉末材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加硼化钴、二硅化铬和碳化铪。
对比例3
本例提供一种3D打印用陶瓷粉末材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加氮化锗、碳化硅纤维和膨润土。
对比例4
本例提供一种3D打印用陶瓷粉末材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加乙烯基氟硅油。
对比例5
本例提供一种3D打印用陶瓷粉末材料，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加环氧乙烯基酯树脂和2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪。
对实施例1-5及对比例1-5所述3D打印陶瓷粉末材料进行性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：分别将各例中的3D打印用陶瓷粉末材料经3D打印机分别打印(打印参数设置：层厚为0.175mm)制取长方体产品(60mm×20mm×10mm)，待静置5h后取出并老化20h，然后去除未参与成型的多余粉末材料。利用CMT-6104型万能试验机对产品A进行三点法弯曲强度测试，并用WHY-10/200微机控制全自动压力试验机测量产品的抗压强度，成型精度和分辨率。
表1 3D打印用陶瓷粉末材料性能测试结果
Figure BDA0002277367370000091
Figure BDA0002277367370000101
由以上数据结果可以看出，本发明制得的3D打印用陶瓷粉末材料成型精度误差≤4.2％，成型分辨率误差≤4.0％，抗压强度≥35.2MPa；而对比例制得的3D打印用陶瓷粉末材料成型精度误差≥5.9％，成型分辨率误差≥4.6％，抗压强度为≤30.7MPa。可见，本发明实施例制成的3D打印用陶瓷粉末材料成型加工性能和力学性能更佳，实施例1分别与对比例1-5比较，可见，3D打印用陶瓷粉末材料的性能是矾石、莫来石粉、硼化钴、二硅化铬、碳化铪、氮化锗、碳化硅纤维、膨润土、乙烯基氟硅油、环氧乙烯基酯树脂和2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪协同作用的结果。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，包括如下重量份的各组分制成：矾石10-15份、莫来石粉11-18份、硼化钴3-5份、二硅化铬3-5份、碳化铪2-6份、氮化锗1-4份、碳化硅纤维2-4份、膨润土10-15份、D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物20-30份、乙烯基氟硅油1-4份、环氧乙烯基酯树脂10-15份、2,4,6-三(环氧乙烷-2-基甲氧基)-1,3,5-三嗪2-5份、分散剂1-4份、偶联剂2-4份、碳纳米管1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述分散剂为分散剂EFKA4046、分散剂H-975中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述乙烯基氟硅油为端乙烯基氟硅油NFS7301；所述环氧乙烯基酯树脂平均分子量为10万。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯/双(三乙氧基硅基)乙烯/(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺/2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯/1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯共聚物的制备方法，包括如下步骤：将D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、引发剂加入到高沸点溶剂中，在氮气或惰性气体氛围70-80℃下搅拌反应6-8小时，后旋蒸除去溶剂，并置于真空干燥箱80-90℃下干燥至恒重。
6.根据权利要求5所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述D-葡糖糖酸2-丙烯-1-酯、双(三乙氧基硅基)乙烯、(2Z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8H)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺、2-(三甲基硅基)乙烯硼酸频哪醇酯、1,3-二甲基丙烯酸金刚烷酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:2:1:(0.2-0.4):(0.03-0.06):(15-25)。
7.根据权利要求5所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气中的一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种3D打印用陶瓷粉末材料，其特征在于，所述3D打印用陶瓷粉末材料的制备方法，包括如下步骤：将各组分按比例混合，磨碎成细粉，将细粉置于玻璃器皿中密封，然后将玻璃器皿置于阳光下曝晒4-6天；然后加入混合料重量30-40％的水拌匀成浆料；后加热60℃搅拌均匀，再进行氢化处理、气流磨、装模、充磁、加压得到坯料，再经等静压提高密度；最后在烧制温度为210-260℃下烧制15-20分钟，再升温至490-520℃下烧制1-2小时，取出送入风冷机内在3-5分钟内风冷至常温，得到3D打印用陶瓷粉末材料。
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