CN111348921B - 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用 - Google Patents

用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111348921B
CN111348921B CN202010052534.4A CN202010052534A CN111348921B CN 111348921 B CN111348921 B CN 111348921B CN 202010052534 A CN202010052534 A CN 202010052534A CN 111348921 B CN111348921 B CN 111348921B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic
ceramic material
emulsion
ceramic powder
coating
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.)
Active
Application number
CN202010052534.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111348921A (zh
Inventor
吴甲民
李萌
陈双
程立金
陆路
史玉升
李晨辉
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 CN202010052534.4A priority Critical patent/CN111348921B/zh
Publication of CN111348921A publication Critical patent/CN111348921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111348921B publication Critical patent/CN111348921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/584Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
    • 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
    • C04B35/46Shaped 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 titanium oxides or titanates
    • 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
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • 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
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/46Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/20Esters of polyhydric alcohols or polyhydric phenols, e.g. 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or glycerol mono-(meth)acrylate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明属于陶瓷材料相关技术领域,其公开了一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用,所述方法包括以下步骤:(1)将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中,并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中;(2)将光引发剂加入步骤(1)所得到的混合物中,并采用紫外光进行照射,所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应,以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体,所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体,进而得到所述陶瓷材料。本发明绿色环保、成本低廉、普适性强、流程简单、制备周期短,可有效解决氮化硅、二氧化钛等陶瓷零件的光固化制造难题。

Description

用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用
技术领域
本发明属于陶瓷材料相关技术领域,更具体地,涉及一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用。
背景技术
先进结构陶瓷零件以其高强度、高硬度、耐磨损、抗腐蚀以及低热导等独特的优异性能,被广泛应用于国防、能源、航空航天、机械、石化、冶金、电子等领域。目前,传统制造方法都是将陶瓷粉体或者料浆通过模具成形,再经过烧结等后处理配合机加工得到所需的陶瓷零件,这种模具成形工艺就使得零件加工成本较高,难以制备结构复杂的零件,严重限制了先进陶瓷的应用与发展。
增材制造方法无需模具直接成形所需形状的零件,能够制备具有复杂结构的陶瓷零件,拓宽了陶瓷零件的使用领域。其中,光固化成形方法较其他方法制备精度更高、更易制备致密陶瓷零件。但有些陶瓷粉体(如氮化硅、二氧化钛等)因为本身的物理性能如对紫外光吸收率高、散射强、与光敏树脂折射率差值大等,导致陶瓷浆料的单层固化厚度低,很难用光固化成形方法成形。通过氧化非氧化物陶瓷粉体在陶瓷粉体表面生成对应的氧化物,可以明显提高陶瓷浆料单层固化厚度,但对最终成形陶瓷的性能有影响,且包覆层层厚难以控制,通过偶联剂、表面活性剂等在陶瓷粉体表面的吸附或者化学反应对陶瓷粉体表面进行包覆或者使用其他有机化的方法,对陶瓷粉体的紫外吸收、折射率影响较小,陶瓷浆料单层固化厚度仍然较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用,其采用光敏树脂包覆来改变陶瓷粉体的表面特性,在陶瓷粉体表面包覆光敏树脂,绿色环保,成本低廉,普适性强,流程简单,制备周期短,可以有效解决氮化硅、二氧化钛等陶瓷零件的光固化制造难题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中,并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中;
(2)将光引发剂加入步骤(1)所得到的混合物中,并采用紫外光进行照射,所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应,以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体,所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体,进而得到所述陶瓷材料。
进一步地,生成凝胶体后进行干燥及过筛以得到所述陶瓷材料,采用的干燥温度为40℃-70℃,干燥时间为0.5-2h。
进一步地,步骤(1)中,采用混合搅拌法将光敏树脂、乳化剂及去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中后继续搅拌。
进一步地,所述混合搅拌法包括磁力搅拌与机械搅拌中的一种或者两种;其中,所述磁力搅拌采用的转速为500-3000rpm;所述机械搅拌采用的转速为300-2000rpm。
进一步地,所述光敏树脂包括甲基丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯中的一种或多种;所述包覆前驱物乳浊液中光敏树脂的浓度为1-10g/L。
进一步地,所述乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯及脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种,且所述包覆前驱物乳浊液中乳化剂的浓度为0.01-2.00g/L。
进一步地,所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮及2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或多种,所述光引发剂与步骤(1)得到的混合物组成的最终混合物中所述光引发剂的浓度为0.01-1.50g/L。
进一步地,所述陶瓷粉体的粒径为0.1-100μm,所述陶瓷粉体与所述包覆前驱物乳浊液所组成的混合物中所述陶瓷粉体的浓度为50-500g/L;所述紫外光的功率为5-50W,照射时间为12-24h。
按照本发明的另一个方面,提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料,所述陶瓷材料是采用如上所述的用于光固化成形的陶瓷材料的制备方法制备而成的。
本发明还提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料在陶瓷零件中的应用。
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,本发明提供的用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用主要具有以下有益效果:
1.采用光敏树脂包覆改变陶瓷粉体的表面特性,有效降低了粉体与树脂的折射率差,大幅降低陶瓷粉体对紫外光的吸收或散射,提高了光固化陶瓷浆料固化深度,可以解决氮化硅、二氧化钛等陶瓷零件的光固化制造难题。
2.以光敏树脂、乳化剂、去离子水、光引发剂为原料,不使用挥发性溶剂,低毒环保。
3.光敏树脂、乳化剂、光引发剂加入量较少,对陶瓷粉体表面性能改善较大,但对最终成形陶瓷性能影响较小。
4.由于乳化剂的乳化作用可使光敏树脂均匀分散在陶瓷颗粒表面,光敏树脂在光引发剂作用下可以形成均匀的光敏树脂包覆层。
5.乳液包覆法的流程简单,制备周期短,可有效降低成本。
6.所述制备方法可以通过控制各个组分的量,简单有效的控制光敏树脂包覆种类及层厚,从而达到对包覆后陶瓷粉体性能的控制。
7.所述制备方法可以适用于多种陶瓷粉体的改性,排胶和烧结后无杂质残留,对最终成形陶瓷性能影响较小,适用性较强。
附图说明
图1是本发明提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法的流程示意图。
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,以下结合附图及实施例,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。
请参阅图1,本发明提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,所述制备方法解决了传统的陶瓷粉体制备的浆料在光固化成形的过程中容易产生散射及固化层厚度较小的问题。
具体地,所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
步骤一,将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中,并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中。
具体地,采用混合搅拌法将光敏树脂、乳化剂及去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中后继续搅拌。
本实施方式中,所述混合搅拌法包括磁力搅拌与机械搅拌中的一种或者两种;其中,所述磁力搅拌采用的转速为500-3000rpm;所述机械搅拌采用的转速为300-2000rpm;所述光敏树脂包括甲基丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯中的一种或多种,且所述包覆前驱物乳浊液中光敏树脂的浓度为1-10g/L;所述乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯及脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种,且所述包覆前驱物乳浊液中乳化剂的浓度为0.01-2.00g/L;所述陶瓷粉体的粒径为0.1-100μm,所述陶瓷粉体与所述包覆前驱物乳浊液所组成的混合物中所述陶瓷粉体的浓度为50-500g/L。
步骤二,将光引发剂加入步骤一所得到的混合物中,并采用紫外光进行照射,所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应,以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体,所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体。
具体地,将光引发剂加入步骤一所得到的混合物中,并采用紫外光进行照射,所述光敏树脂在所述紫外光的作用下发生交联反应,以在所述陶瓷粉体的表面上固化形成凝胶体,所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体。
本实施方式中,所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮及2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或多种,所述光引发剂与步骤一得到的混合物组成的最终混合物中所述光引发剂的浓度为0.01-1.50g/L;所述紫外光的功率为5-50W,照射时间为12-24h。
步骤三,将步骤二得到的产物进行干燥及过筛,由此得到用于光固化成形的陶瓷材料。具体地,本步骤中采用的干燥温度为40℃-70℃,干燥时间为0.5-2h。
本发明还提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料,所述陶瓷材料是采用如上所述的用于光固化成形的陶瓷材料的制备方法制备而成的。
此外,本发明还提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料在陶瓷零件中的应用,所述陶瓷材料用作所述陶瓷零件的制备原料。
以下以几个具体实施例来对本发明进行进一步的详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
(1)磁力搅拌器以转速500rpm将甲基丙烯酸羟乙酯、去离子水及烷基酚聚氧乙烯醚搅拌混合成甲基丙烯酸羟乙酯-去离子水乳化溶液,再将氮化硅陶瓷粉体加入所述甲基丙烯酸羟乙酯-去离子水乳化溶液中。
其中,所述甲基丙烯酸羟乙酯-去离子水乳化溶液中所述甲基丙烯酸羟乙酯的浓度为1g/L;所述甲基丙烯酸羟乙酯-去离子水乳化溶液中所述烷基酚聚氧乙烯醚的浓度为1g/L;所述氮化硅陶瓷粉体的粒径为0.1μm,所述氮化硅陶瓷粉体与所述甲基丙烯酸羟乙酯-去离子水乳化溶液所组成的混合物中所述氮化硅陶瓷粉体的浓度为50g/L。
(2)将2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦加入步骤(1)得到的混合陶瓷乳化浆料中搅拌混合,并采用功率为10w的紫外光照射12h后得到沉淀溶液,并静置及对沉淀溶液进行抽滤处理,分离出的粉体使用酒精洗涤3次,去离子水洗涤1次。其中,所述混合陶瓷乳化浆料中所述2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的浓度为0.01g/L。
(3)将得到的粉体在50℃下烘干2h后,过100目筛得到包覆粉体,即陶瓷材料,所述陶瓷材料表面光滑,折射率有效降低,可成功光固化制造出高性能氮化硅陶瓷。
实施例2
本发明实施例2提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
(1)磁力搅拌器以转速3000rpm将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、去离子水及烷基酚聚氧乙烯醚搅拌混合成三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液,再将碳化硅陶瓷粉体加入所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中。
其中,所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的浓度为5g/L;所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述烷基酚聚氧乙烯醚的浓度为2g/L;所述氮化硅陶瓷粉体的粒径为100μm,所述氮化硅陶瓷粉体与所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液所组成的混合物中所述碳化硅陶瓷粉体的浓度为200g/L。
(2)将1-羟基环己基苯基甲酮加入步骤(1)得到的混合陶瓷乳化浆料中搅拌混合,并采用功率为5w的紫外光照射20h后得到沉淀溶液,并静置及对沉淀溶液进行抽滤处理,分离出的粉体使用酒精洗涤3次,去离子水洗涤1次。其中,所述混合陶瓷乳化浆料中所述1-羟基环己基苯基甲酮的浓度为1g/L。
(3)将得到的粉体在70℃下烘干0.5h后,过200目筛得到包覆粉体,即陶瓷材料,所述陶瓷材料表面光滑,折射率有效降低,可成功光固化制造出高性能氮化硅陶瓷。
实施例3
本发明实施例3提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
(1)机械搅拌器以转速300rpm将乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯、去离子水及脂肪酸聚氧乙烯酯搅拌混合成乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液,再将二氧化钛陶瓷粉体加入所述乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中。
其中,所述乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯的浓度为10g/L;所述乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述脂肪酸聚氧乙烯酯的浓度为1.5g/L;所述二氧化钛陶瓷粉体的粒径为50μm,所述二氧化钛陶瓷粉体与所述乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液所组成的混合物中所述二氧化钛陶瓷粉体的浓度为500g/L。
(2)将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加入步骤(1)得到的混合陶瓷乳化浆料中搅拌混合,并采用功率为50w的紫外光照射24h后得到沉淀溶液,并静置及对沉淀溶液进行抽滤处理,分离出的粉体使用酒精洗涤3次,去离子水洗涤1次。其中,所述混合陶瓷乳化浆料中所述2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮的浓度为1.2g/L。
(3)将得到的粉体在40℃下烘干2h后,过100目筛得到包覆粉体,即陶瓷材料,所述陶瓷材料表面光滑,折射率有效降低,可成功光固化制造出高性能氮化硅陶瓷。
实施例4
本发明实施例4提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
(1)机械搅拌器以转速1000rpm将乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、去离子水及脂肪酸聚氧乙烯酯搅拌混合成乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液,再将0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷粉体加入所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中。
其中,所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的浓度为8g/L;所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述脂肪酸聚氧乙烯酯的浓度为0.5g/L;所述0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷粉体的粒径为100μm,所述0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷粉体与所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液所组成的混合物中所述0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷粉体的浓度为500g/L。
(2)将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加入步骤(1)得到的混合陶瓷乳化浆料中搅拌混合,并采用功率为25w的紫外光照射12h后得到沉淀溶液,并静置及对沉淀溶液进行抽滤处理,分离出的粉体使用酒精洗涤3次,去离子水洗涤1次。其中,所述混合陶瓷乳化浆料中所述2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮的浓度为1.2g/L。
(3)将得到的粉体在60℃下烘干1h后,过200目筛得到包覆粉体,即陶瓷材料,所述陶瓷材料表面光滑,折射率有效降低,可成功光固化制造出高性能0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷。
实施例5
本发明实施例5提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
(1)机械搅拌器以转速2000rpm将乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、去离子水及脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌混合成乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液,再将0.75ZnAl2O4-0.25TiO2陶瓷粉体加入所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液。
其中,所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的浓度为6g/L;所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述脂肪醇聚氧乙烯醚的浓度为0.6g/L;所述0.75ZnAl2O4-0.25TiO2陶瓷粉体的粒径为75μm,所述0.75ZnAl2O4-0.25TiO2陶瓷粉体与所述乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-去离子水乳化溶液所组成的混合物中所述0.75ZnAl2O4-0.25TiO2陶瓷粉体的浓度为300g/L。
(2)将2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮加入步骤(1)得到的混合陶瓷乳化浆料中搅拌混合,并采用功率为15w的紫外光照射18h后得到沉淀溶液,并静置及对沉淀溶液进行抽滤处理,分离出的粉体使用酒精洗涤3次,去离子水洗涤1次。其中,所述混合陶瓷乳化浆料中所述2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦的浓度为0.01g/L。
(3)将得到的粉体在50℃下烘干2h后,过100目筛得到包覆粉体,即陶瓷材料,所述陶瓷材料表面光滑,折射率有效降低,可成功光固化制造出高性能0.75ZnAl2O4-0.25TiO2陶瓷。
实施例6
本发明实施例6提供的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法主要包括以下步骤:
(1)磁力搅拌器以转速2000rpm将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯、去离子水及脂肪醇聚氧乙烯醚搅拌混合成三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液,再将0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷粉体加入所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中。
其中,所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯的浓度为5g/L;所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液中所述脂肪醇聚氧乙烯醚的浓度为2g/L;所述0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷粉体的粒径为10μm,所述0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷粉体与所述三羟甲基丙烷三丙烯酸酯-乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯-去离子水乳化溶液所组成的混合物中所述0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷粉体的浓度为100g/L。
(2)将1-羟基环己基苯基甲酮加入步骤(1)得到的混合陶瓷乳化浆料中搅拌混合,并采用功率为35w的紫外光照射22h后得到沉淀溶液,并静置及对沉淀溶液进行抽滤处理,分离出的粉体使用酒精洗涤3次,去离子水洗涤1次。其中,所述混合陶瓷乳化浆料中所述1-羟基环己基苯基甲酮的浓度为0.8g/L。
(3)将得到的粉体在65℃下烘干1.5h后,过200目筛得到包覆粉体,即陶瓷材料,所述陶瓷材料表面光滑,折射率有效降低,可成功光固化制造出高性能0.79ZnAl2O4-0.21TiO2陶瓷。
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 (9)

1.一种用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中,并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中;
(2)将光引发剂加入步骤(1)所得到的混合物中,并采用紫外光进行照射,所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应,以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体,所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体,进而得到所述陶瓷材料;
所述陶瓷粉体的粒径为0.1-100μm,所述陶瓷粉体与所述包覆前驱物乳浊液所组成的混合物中所述陶瓷粉体的浓度为50-500g/L;所述紫外光的功率为5-50W,照射时间为12-24h。
2.如权利要求1所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于:生成凝胶体后进行干燥及过筛以得到所述陶瓷材料,采用的干燥温度为40℃-70℃,干燥时间为0.5-2h。
3.如权利要求1所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于:步骤(1)中,采用混合搅拌法将光敏树脂、乳化剂及去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液,再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中后继续搅拌。
4.如权利要求3所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于:所述混合搅拌法包括磁力搅拌与机械搅拌中的一种或者两种;其中,所述磁力搅拌采用的转速为500-3000rpm;所述机械搅拌采用的转速为300-2000rpm。
5.如权利要求1-4任一项所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于:所述光敏树脂包括甲基丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯中的一种或多种;所述包覆前驱物乳浊液中光敏树脂的浓度为1-10g/L。
6.如权利要求1-4任一项所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于:所述乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯及脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种,且所述包覆前驱物乳浊液中乳化剂的浓度为0.01-2.00g/L。
7.如权利要求1-4任一项所述的用于光固化成形的陶瓷材料的乳液包覆制备方法,其特征在于:所述光引发剂包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1-羟基环己基苯基甲酮及2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮中的一种或多种,所述光引发剂与步骤(1)得到的混合物组成的最终混合物中所述光引发剂的浓度为0.01-1.50g/L。
8.一种用于光固化成形的陶瓷材料,其特征在于:所述陶瓷粉体是采用权利要求1-7任一项所述的用于光固化成形的陶瓷材料的制备方法制备而成的。
9.一种权利要求8所述的用于光固化成形的陶瓷材料在陶瓷零件中的应用。
CN202010052534.4A 2020-01-17 2020-01-17 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用 Active CN111348921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010052534.4A CN111348921B (zh) 2020-01-17 2020-01-17 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010052534.4A CN111348921B (zh) 2020-01-17 2020-01-17 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111348921A CN111348921A (zh) 2020-06-30
CN111348921B true CN111348921B (zh) 2021-11-19

Family

ID=71190518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010052534.4A Active CN111348921B (zh) 2020-01-17 2020-01-17 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111348921B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113548897A (zh) * 2021-08-13 2021-10-26 深圳协同创新高科技发展有限公司 一种高固化能力的陶瓷3d打印膏料及其制备方法
CN113698863A (zh) * 2021-08-19 2021-11-26 中山市钧纬新材料科技有限公司 一种塑胶基材用水性UV-Monocoat有色涂料及施工工艺
CN113880559A (zh) * 2021-10-29 2022-01-04 华中科技大学 一种基于光固化成形的难固化陶瓷的制备方法及产品

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006047542A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Toray Ind Inc 感光性セラミックス組成物
CN104821219A (zh) * 2015-05-18 2015-08-05 朱春芳 一种紫外光固化树脂包覆软磁粉体及其制备方法和应用
CN107540379A (zh) * 2017-09-04 2018-01-05 清华大学 复合陶瓷粉体及陶瓷成型方法
CN108285347A (zh) * 2018-02-12 2018-07-17 广东工业大学 一种3d打印光固化陶瓷颗粒及其制备方法
CN108892515A (zh) * 2018-08-03 2018-11-27 广东工业大学 一种光固化氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56114888A (en) * 1980-10-06 1981-09-09 Showa Highpolymer Substrate surface condition improvement by permeative paint
US20070072762A1 (en) * 2005-09-29 2007-03-29 Osram Sylvania Inc. Method of Making Ceramic Discharge Vessels Using Stereolithography
US8785514B2 (en) * 2007-11-29 2014-07-22 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Dual-cure dental resins and adhesives with increased cure and color stability and low color
CN102757236B (zh) * 2012-06-28 2014-03-26 航天材料及工艺研究所 一种陶瓷粉体的包覆方法
CN107500736A (zh) * 2017-09-15 2017-12-22 华中科技大学 一种用于光固化成型的陶瓷膏体及其制备方法
CN108675796B (zh) * 2018-06-05 2021-05-11 广东工业大学 一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006047542A (ja) * 2004-08-03 2006-02-16 Toray Ind Inc 感光性セラミックス組成物
CN104821219A (zh) * 2015-05-18 2015-08-05 朱春芳 一种紫外光固化树脂包覆软磁粉体及其制备方法和应用
CN107540379A (zh) * 2017-09-04 2018-01-05 清华大学 复合陶瓷粉体及陶瓷成型方法
CN108285347A (zh) * 2018-02-12 2018-07-17 广东工业大学 一种3d打印光固化陶瓷颗粒及其制备方法
CN108892515A (zh) * 2018-08-03 2018-11-27 广东工业大学 一种光固化氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111348921A (zh) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111348921B (zh) 用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用
CN114368972B (zh) 可见光3d打印光固化陶瓷浆料、制备方法及打印方法
CN112624777B (zh) 一种激光3d打印复杂构型碳化硅复合材料部件的制备方法
CN106633626B (zh) 用于sls的石墨烯/聚醚醚酮复合粉末材料及制备方法
US10532953B2 (en) Precursor material for additive manufacturing of low-density, high-porosity ceramic parts and methods of producing the same
CN107216155B (zh) 一种用于激光3d打印/冷等静压复合成型的pf/pva双覆膜陶瓷粉末及其制备方法
CN106007709A (zh) 一种凝胶注模成型制备高强度陶瓷的方法
CN108675772A (zh) 一种氧化铝/石墨烯核壳结构复合材料的制备方法
KR100556978B1 (ko) 금속나노분말을 이용한 탄소나노튜브/금속 나노복합재료제조방법
CN112893866A (zh) 一种光固化3d打印金属-陶瓷复合材料件及其制备方法
CN1915626A (zh) 脉冲磁场中强磁-弱磁梯度材料流延成型制备方法
CN1187289C (zh) 静磁场中功能梯度材料凝胶注模制备方法
Huang et al. Surface oxidation to improve water-based gelcasting of silicon nitride
CN1864961A (zh) 水溶性环氧树脂原位固化制备陶瓷坯体的方法
CN114436658A (zh) 一种光固化碳化硅陶瓷浆料及其制备方法与应用
CN110066484B (zh) 一种具有负介电性能的碳纳米管-石墨-聚偏氟乙烯三元复合材料及其制备方法
CN110253878B (zh) 一种选择性激光烧结制件及其制备方法和应用
CN111302785A (zh) 一种高性能微波介质陶瓷及其光固化制造方法
CN105036752B (zh) 一种制备均匀致密陶瓷素坯的方法
KR101136106B1 (ko) 탄소원이 코팅된 탄화규소 복합 분말 및 반응소결 탄화규소 소결체의 제조방법
CN110156484B (zh) 一种BN/Si3N4晶须预制体及采用凝胶注模成型的制备方法
CN107903058A (zh) 利用流延成型工艺制作氧化锆陶瓷手机后盖的方法
CN114160806A (zh) 生物质还原制备的核壳式结构银纳米颗粒及其制备方法
CN1252399C (zh) 纳米陶瓷弹簧生产方法
CN117534482A (zh) 一种光固化成形非氧化物陶瓷材料的制备方法及产品

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant