CN113845750B - 环氧树脂组合物和多色陶瓷制品的制备方法 - Google Patents

环氧树脂组合物和多色陶瓷制品的制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种环氧树脂组合物，包括环氧树脂体系45wt％‑60wt％，液态橡胶15wt％‑25wt％，助剂余量，其中，环氧树脂体系包括环氧树脂和固化剂。本申请提供的环氧树脂组合物能够应用于多色陶瓷制品的制备过程中，提高注塑过程中陶瓷制品的结构稳定性，避免形变的发生和结构开裂，提高结构的耐温性和强度以及生产良率；本申请还提供了多色陶瓷制品的制备方法，通过在注塑过程中利用环氧树脂组合物，提高生产良率，并且该环氧树脂组合物具有优异的热脱脂性能，在脱脂过程中各组分梯度脱除，脱除过程温和，不影响最终多色陶瓷制品的材质组成和整体结构的稳定性，同时该制备过程简单，有利于工业化生产。

Description

环氧树脂组合物和多色陶瓷制品的制备方法
技术领域
本申请涉及材料技术领域，尤其涉及环氧树脂组合物和多色陶瓷制品的制备方法。
背景技术
陶瓷因其优异的力学性能和化学稳定性，广泛应用于电子、建筑、医疗等领域。越来越多的陶瓷制品通过多色注塑的方式，改善其外观效果，以满足应用需求，并提高用户体验。然而，塑料材质的多色注塑工艺较为成熟，陶瓷材质的多色注塑工艺尚不成熟，仍处于摸索阶段，还存在较多问题需要解决，例如在双色注塑过程中，第二次注塑时产生的高温会导致第一次注塑成型的陶瓷制品结构发生形变，进而无法制得预期组合的双色陶瓷制品。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种环氧树脂组合物和多色陶瓷制品的制备方法，该环氧树脂组合物可以用于多色陶瓷制品制备过程中，提高注塑过程中陶瓷制品的结构稳定性，有效避免注塑过程中形变的发生，提高多色陶瓷制品的生产良率。
第一方面，本申请提供了一种环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，助剂余量，其中，所述环氧树脂体系包括环氧树脂和固化剂。
可选的，所述环氧树脂组合物的粘度小于500cp。
可选的，所述固化剂包括胺类固化剂、酸酐类固化剂和咪唑类固化剂中的至少一种。
可选的，所述环氧树脂组合物中所述液态橡胶为20wt％-25wt％，所述液态橡胶包括丁腈橡胶、聚硫橡胶和丁苯橡胶中的至少一种。
可选的，所述助剂包括惰性稀释剂和有机溶剂中的至少一种。
进一步的，所述环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，惰性稀释剂10wt％-15wt％，有机溶剂10wt％-15wt％。
进一步的，所述惰性稀释剂包括苯甲醇、聚醚多元醇、丙二醇和二丁酯中的至少一种，所述有机溶剂包括丙酮、丁酮、甲苯和二甲苯中的至少一种。
第二方面，本申请提供了一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供第一颜色陶瓷坯体，并对所述第一颜色陶瓷坯体并进行预处理，所述预处理包括将所述第一颜色陶瓷坯体进行第一脱脂工艺处理，再置于第一方面所述的环氧树脂组合物中浸泡后，进行固化处理；
提供注塑模具，所述注塑模具具有注塑空间，将所述预处理后的所述第一颜色陶瓷坯体置于所述注塑空间后，在所述注塑空间内注塑成型第二颜色陶瓷坯体，得到多色陶瓷坯体；
将所述多色陶瓷坯体进行第二脱脂工艺处理和烧结后，得到多色陶瓷制品。
可选的，所述第一脱脂工艺包括在150℃-450℃处理30h-60h，所述浸泡包括在0.1MPa-10MPa浸泡0.5h-2h，所述固化包括在50℃-80℃处理3h-12h。
可选的，所述第二脱脂工艺包括在50℃-450℃处理30h-60h，所述烧结包括在1400℃-1500℃处理1h-2.5h。
本申请提供的环氧树脂组合物能够应用于多色陶瓷制品的制备过程中，提高注塑过程中陶瓷制品的结构稳定性，有效避免注塑过程中形变的发生和结构开裂，提高结构的耐温性和强度，进而制得预期组合的多色陶瓷制品，提高多色陶瓷制品的生产良率；本申请还提供了多色陶瓷制品的制备方法，通过在注塑过程中利用环氧树脂组合物，提高生产良率，并且该环氧树脂组合物具有优异的热脱脂性能，在后续脱脂过程中能够环氧树脂组合物中的各组分能够梯度脱除，不影响最终多色陶瓷制品的材质组成，同时环氧树脂组合物中的各组分脱除过程温和，不会影响多色陶瓷制品的结构稳定性；该制备过程简单，有利于工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。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。
图1为本申请一实施方式提供的多色陶瓷制品的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请第一方面提供了一种环氧树脂组合物，环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，助剂余量，其中，环氧树脂体系包括环氧树脂和固化剂。也就是说，本申请提供的环氧树脂组合物中，按重量百分比计，包括45％-60％的环氧树脂体系、15％-25％的液态橡胶以及助剂。
本申请提供的环氧树脂组合物能够应用于多色陶瓷制品的制备过程中，提高注塑过程中陶瓷制品的结构稳定性，有效避免注塑过程中形变的发生和结构开裂，提高结构的耐温性和强度，进而制得预期组合的多色陶瓷制品，提高多色陶瓷制品的生产良率，并且该环氧树脂组合物具有优异的热脱脂性能，在后续脱脂过程中能够温和脱除，不影响多色陶瓷制品的材质和整体结构的稳定性；同时，每种组分的含量保证了在后续脱脂过程中，各组分能够梯度进行脱除，各组分含量过多或过少，均会影响梯度脱除的过程，进而影响补强，因此，采用本申请的环氧树脂组合物，每种组分的脱除不影响结构强度，同时未脱除的组分仍然提供补强效果，有利于其应用。
在本申请中，环氧树脂体系包括环氧树脂和固化剂，固化时固化剂与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物。在本申请实施方式中，环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和双酚S型环氧树脂中的至少一种，固化剂包括胺类固化剂、酸酐类固化剂和咪唑类固化剂中的至少一种，提高环氧树脂体系形成的三维网状结构的强度和稳定性。在本申请一实施例中，环氧树脂组合物中环氧树脂体系为48wt％-58wt％；进一步的，环氧树脂组合物中环氧树脂体系为50wt％-55wt％。具体的，环氧树脂组合物中环氧树脂体系为46wt％、51wt％、53wt％、56wt％、59wt％。在本申请一实施方式中，环氧树脂体系中，环氧树脂中参与反应的环氧基团与总环氧基团的摩尔比大于70％；进一步的，环氧树脂中参与反应的环氧基团与总环氧基团的摩尔比大于75％、80％、85％、95％或100％，提高对第一颜色陶瓷坯体的补强作用。
在本申请一实施例中，胺类固化剂包括聚酰胺类固化剂、脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂、脂环族胺类固化剂和聚醚胺类固化剂中的至少一种。可选的，胺类固化剂包括二乙烯三胺、乙二胺、聚酰胺、间苯二胺、氢化间苯二甲胺和聚醚胺中的至少一种。可选的，环氧树脂的环氧当量与胺类固化剂中的胺当量的摩尔比为(0.3-2)：1；进一步的，环氧树脂的环氧当量与胺类固化剂中的胺当量的摩尔比为(0.5-1.5)：1，以形成丰富稳定的三维网状结构。在一具体实施例中，可以选用环氧树脂593固化剂和巴斯夫聚醚胺EC301中的至少一种，其中，在环氧树脂体系中，胺类固化剂占环氧树脂的30wt％-40wt％。
在本申请一实施例中，酸酐类固化剂包括脂肪族酸酐类固化剂和脂环族酸酐类固化剂中的至少一种。可选的，酸酐类固化剂包括桐油酸酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、内亚甲基四氢苯酐、戊二酸酐和萜烯酸酐中的至少一种。可选的，环氧树脂的环氧当量与酸酐类固化剂中的酸酐当量的摩尔比为(0.5-2)：1；进一步的，环氧树脂的环氧当量与酸酐类固化剂中的酸酐当量的摩尔比为(0.7-1.5)：1，以形成丰富稳定的三维网状结构。在一具体实施例中，可以选用甲基四氢苯酐和甲基六氢苯酐中的至少一种，其中，在环氧树脂体系中，酸酐类固化剂占环氧树脂的80wt％-90wt％。
在本申请一实施例中，咪唑类固化剂包括脂肪族酸酐类固化剂和脂环族酸酐类固化剂中的至少一种。可选的，咪唑类固化剂包括咪唑、二甲基咪唑、二乙基咪唑、二甲基四乙基咪唑和2,4-二甲基咪唑中的至少一种。在一具体实施例中，可以选用二甲基咪唑和二甲基四乙基咪唑中的至少一种，其中，在环氧树脂体系中，咪唑类固化剂占环氧树脂的5wt％-10wt％。
在本申请中，环氧树脂组合物中橡胶提供了一定的增强、增韧作用，均匀分散在环氧树脂组合物中；在环氧树脂组合物渗入第一颜色陶瓷坯体内部时，环氧树脂体系经固化形成三维网状结构，橡胶也随之均匀分散，在一定程度上提高了三维网状结构的强度，进而增加了第一颜色陶瓷坯体的结构强度、稳定性和耐高温性能；同时可以在烧结过程中脱除，不影响多色陶瓷制品的组成。具体的，环氧树脂组合物中液态橡胶可以但不限于为16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％。在本申请实施方式中，环氧树脂组合物中液态橡胶为20wt％-25wt％，进一步提高环氧树脂组合物在渗入第一颜色陶瓷坯体的内部，在固化后提升第一颜色陶瓷坯体的结构强度和稳定性。液态橡胶包括丁腈橡胶、聚硫橡胶和丁苯橡胶中的至少一种，即液态橡胶包括液态丁腈橡胶、液态聚硫橡胶和液态丁苯橡胶中的至少一种。在本申请一实施例中，环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶20wt％-25wt％，助剂10wt％-30wt％。
在本申请中，助剂可以包括功能性助剂和非功能性助剂中的至少一种。在本申请一实施方式中，助剂包括惰性稀释剂和有机溶剂中的至少一种，此时，助剂可以对环氧树脂组合物的整体相容性、粘性等进行调节，更有利于其应用，保证环氧树脂组合物固化后的强度。可选的，惰性稀释剂包括苯甲醇、聚醚多元醇、丙二醇和二丁酯中的至少一种，有机溶剂包括丙酮、丁酮、甲苯和二甲苯中的至少一种。在本申请一实施例中，环氧树脂组合物中助剂为10wt％-30wt％。进一步的，环氧树脂组合物中助剂为15wt％-30wt％、18wt％-30wt％或20wt％-30wt％。本申请另一实施例中，环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，惰性稀释剂10wt％-15wt％，有机溶剂10wt％-15wt％。在本申请另一实施方式中，助剂包括功能性助剂时，包括功能性助剂可以但不限于为增强剂、固化剂促进剂、抗氧化剂等，具体的可以根据实际需要进行选择。
在本申请实施方式中，助剂为液态助剂，在烧结过程中助剂可以先行脱除，进而产生脱除通道，保证后续其他成分的脱除。进一步的，当助剂包括惰性稀释剂和有机溶剂时，在烧结过程中有机溶剂挥发分解先行脱除，形成脱除通道，同时其他组分还留在第一颜色陶瓷坯体内，继续保证第一颜色陶瓷坯体的强度；随着温度的升高，惰性稀释剂挥发分解脱除，其他成分仍留在第一颜色陶瓷坯体内，继续保证第一颜色陶瓷坯体的强度；再随着温度的升高，继续橡胶、固化后的环氧树脂体系依次分解脱除，进而在保证第一颜色陶瓷坯体强度的同时，又使得环氧树脂组合物脱除，不影响多色陶瓷制品的组成。
在本申请实施方式中，环氧树脂组合物为液态，进而应用至多色陶瓷制品的制备过程中时，能够在烧结条件下进行脱除，不影响多色陶瓷制品的组成。在本申请一实施例中，环氧树脂组合物的粘度小于500cp，有利于其在多色陶瓷制品制备过程中渗入第一颜色陶瓷坯体内部，提升第一颜色陶瓷坯体强度和耐温性，避免了在注塑高温下软化和形变的发生。进一步的，环氧树脂组合物的粘度小于450cp、420cp、400cp、370cp、330cp或300cp，有利于更多的环氧树脂组合物渗入，进一步提高第一颜色陶瓷坯体的强度和耐温性。
在本申请中，环氧树脂组合物能够渗入陶瓷坯体内部，并能在脱脂工艺中脱除。在本申请实施方式中，环氧树脂组合物中的各组分能够在脱脂工艺中挥发或分解。在一实施方式中，当脱脂工艺在小于或等于450℃下进行时，环氧树脂组合物中的各组分能够在小于或等于450℃下挥发或分解。进一步的，环氧树脂组合物中的各组分能够在50℃-450℃范围内挥发或分解。因此，本申请提供的环氧树脂组合物在起到补强作用的同时，还能在后续进行脱除，不影响多色陶瓷制品的组成。
在本申请实施方式中，上述环氧树脂组合物的制备方法可以但不限于为按照本申请提供的环氧树脂组合物中的各组分的占比进行称取，然后将各组分进行混合均匀后得到环氧树脂组合物。
本申请第二方面提供了一种多色陶瓷制品的制备方法。请参阅图1，为本申请一实施方式提供的多色陶瓷制品的制备方法，包括：
操作101：提供第一颜色陶瓷坯体，将第一颜色陶瓷坯体进行预处理，预处理包括对第一颜色陶瓷坯体进行第一脱脂工艺处理，再置于第一方面所述的环氧树脂组合物中浸泡后，进行固化处理。
操作102：提供注塑模具，注塑模具具有注塑空间，将预处理后的第一颜色陶瓷坯体置于注塑空间后，在注塑空间内注塑成型第二颜色陶瓷坯体，得到多色陶瓷坯体。
操作103：将多色陶瓷坯体进行第二脱脂工艺处理和烧结后，得到多色陶瓷制品。
相关技术中，陶瓷制品为了改善其外观效果，可以采用多色注塑的方式。而陶瓷材料领域的多色注塑还在探索阶段，工艺过程尚不成熟。例如，采用双色注塑时，先注射第一射料成型；然后转移到二射工位，注射第二射料成型，进而形成双色陶瓷制品；然而在第二射料注入时，射料温度很高，使得第一射料成型的陶瓷制品在高温作用下，整体结构发生软化和形变，进而使得两次陶瓷制品之间的边界线形状与预期不符，例如，预期的两次陶瓷制品之间的边界线为直线型，而在实际制备过程中，由于在第二射料注入时产生高温，第一射料成型的陶瓷制品发生形变，使得两次陶瓷制品之间的边界线呈曲线，与预期设计的制品外观不符，影响产品的外观效果，产品良率低。
本申请通过在注塑过程中利用环氧树脂组合物，提高注塑过程中陶瓷制品的结构稳定性，有效避免注塑过程中形变的发生和结构开裂，提高结构的耐温性和强度，并且该环氧树脂组合物具有优异的热脱脂性能，在后续脱脂过程中能够环氧树脂组合物中的各组分能够梯度脱除，不影响最终多色陶瓷制品的材质组成，同时环氧树脂组合物中的各组分脱除过程温和，不会影响多色陶瓷制品的结构稳定性，进而可以制得预期设计的多色陶瓷制品，生产良率高。同时，与调整多次注塑时喂料的配方，进而调整第一颜色陶瓷坯体的强度和耐温性的方法相比，本申请提供的方法更为简单有效，避免筛选喂料，大大减少工作流程，提高生产效率，更适用于大规模生产。
在操作101中，第一颜色陶瓷坯体的成型方式可以根据实际需要进行选择，例如可以通过注塑成型，还可以通过干压成型。在本申请实施方式中，第一颜色陶瓷坯体的材质包括第一陶瓷原料和粘结剂。在一实施例中，第一陶瓷原料包括氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化钇和氧化镁中的至少一种，粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、石蜡、邻苯二甲酸二丁酯和硬脂酸中的至少一种。可选的，第一颜色陶瓷坯体的材质中包括75wt％-90wt％的第一陶瓷原料和10wt％-25wt％的粘结剂。在本申请中，还可以在第一颜色陶瓷坯体的材质中添加功能性助剂，以提高第一颜色陶瓷坯体的性能。可以理解的，可以根据所需要的第一颜色陶瓷坯体，在第一颜色陶瓷坯体的材质中添加有色颜料，具体的可以但不限于为黑色料、白色料等，例如通过添加黑色、蓝色、绿色、灰色的钴铁氧系的尖晶石，白色的氧化铝，白色的氧化硅等。可选的，有色颜料占第一陶瓷原料的1％-8％。进一步的，有色颜料占第一陶瓷原料的2％-6％。
在操作101中，预处理包括第一脱脂工艺处理、环氧树脂组合物中浸泡以及固化处理。在本申请中，通过将第一颜色陶瓷坯体进行脱脂后，去除第一颜色陶瓷坯体内部的粘结剂等有机物、易挥发成分、易分解成分等，在脱脂后第一颜色陶瓷坯体内部存在细微的气孔，浸入环氧树脂组合物中时环氧树脂组合物中可以渗入第一颜色陶瓷坯体内部。此时，第一颜色陶瓷坯体未经过烧结过程，因此，第一颜色陶瓷坯体的无机颗粒还未形成烧结颈，只有微弱的团聚力，整体强度低。因此，在经固化后，环氧树脂组合物形成了三维网状结构将无机颗粒包裹起来，对第一颜色陶瓷坯体起到补强效果，大大增加了第一颜色陶瓷坯体的强度，提升整体结构的稳定性和耐温性能，从而使得在注塑成型第二颜色陶瓷坯体时，预处理后的第一颜色陶瓷坯体不会发生形变和软化，具有良好的保型性，进而使得第一颜色陶瓷坯体和第二颜色陶瓷坯体之间的界限清晰可控，且与预期的外观结构相同，生产良率高。
在本申请实施方式中，第一脱脂工艺包括在150℃-450℃处理30h-60h，以去除第一颜色陶瓷坯体内部的粘结剂等成分。在本申请一实施例中，采用热脱脂的方式。可选的，第一脱脂工艺包括以0.05℃/min-1℃/min的速率升温至150℃-450℃。进一步的，第一脱脂工艺中的升温速率0.05℃/min-0.9℃/min、0.1℃/min-0.8℃/min或0.15℃/min-0.5℃/min。进一步的，第一脱脂工艺包括以0.5℃/min-1℃/min的速率升温至150℃，再以0.05℃/min-0.3℃/min的速率升温至160℃-250℃，再以0.1℃/min-0.5℃/min的速率升温至250℃-300℃，再以0.2℃/min-0.7℃/min的速率升温至300℃-450℃。更进一步的，第一脱脂工艺包括以0.5℃/min-1℃/min的速率升温至150℃，再以0.05℃/min-0.3℃/min的速率升温至160℃-250℃，然后保温5h-10h；再以0.1℃/min-0.5℃/min的速率升温至250℃-300℃，然后保温8h-15h；再以0.2℃/min-0.7℃/min的速率升温至300℃-450℃，然后保温5h-15h。在一实施例中，第一脱脂工艺包括以0.5℃/min的速率升温至150℃，再以0.05℃/min的速率升温至200℃，再以0.1℃/min的速率升温至280℃，最后以0.2℃/min的速率升温至430℃。通过分阶段升温脱脂，可以更加温和的脱除粘结剂等成分，避免对结构强度的破坏。
在本申请中，将脱脂后的第一颜色陶瓷坯体置于上述环氧树脂组合物中浸泡，以使环氧树脂组合物渗入内部。在本申请实施方式中，浸泡包括在0.1MPa-10MPa浸泡0.5h-2h。通过外界压力的作用下，可以更好地使环氧树脂组合物渗入第一颜色陶瓷坯体内部，起到更好地补强效果。进一步的，浸泡包括在0.5MPa-10MPa浸泡1h-2h。在一实施例中，可以先抽取真空至10Pa-100Pa，释放后在常压下浸泡。在另一实施例中，加压至0.1MPa-10MPa浸泡。
在本申请中，将上述处理后的第一颜色陶瓷坯体进行固化，使得环氧树脂组合物形成三维网状结构，对第一颜色陶瓷坯体起到补强作用。在本申请实施方式中，固化包括在50℃-80℃处理3h-12h，使得固化完全。进一步的，固化包括在55℃-75℃处理5h-10h。更进一步的，固化包括在60℃-70℃处理5h-9h。
在操作102中，通过将预处理后的第一颜色陶瓷坯体置于注塑空间，再通过注塑成型第二颜色陶瓷坯体，得到多色陶瓷坯体。在本申请实施方式中，注塑模具包括相对设置的公模和母模，公模和母模合模后形成注塑空间，将预处理后的第一颜色陶瓷坯体置于注塑空间中，在第一颜色陶瓷坯体与注塑模具之间的容置空间中射料并成型第二颜色陶瓷坯体。
在本申请实施方式中，第二颜色陶瓷坯体的材质包括第二陶瓷原料和粘结剂。在一实施例中，第二陶瓷原料包括氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氧化钇和氧化镁中的至少一种，粘结剂包括聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、石蜡、邻苯二甲酸二丁酯和硬脂酸中的至少一种。可选的，第二颜色陶瓷坯体的材质中包括75wt％-90wt％的第二陶瓷原料和10wt％-25wt％的粘结剂。在本申请中，还可以在第二颜色陶瓷坯体的材质中添加功能性助剂，以提高第二颜色陶瓷坯体的性能。可以理解的，可以根据所需要的第二颜色陶瓷坯体，在第二颜色陶瓷坯体的材质中添加有色颜料，具体的可以但不限于为黑色料、白色料等，例如通过添加黑色、蓝色、绿色、灰色的钴铁氧系的尖晶石，白色的氧化铝，白色的氧化硅等。可选的，有色颜料占第二陶瓷原料的1％-8％。进一步的，有色颜料占第二陶瓷原料的2％-6％。可以理解的，第一颜色陶瓷坯体和第二颜色陶瓷坯体的材质中可以其中一个添加有色颜料，也可以全部添加有色颜料。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在一实施例，具有第一种颜色的第一颜色陶瓷坯体，经过上述制备方法制得具有第二种颜色的第二颜色陶瓷坯体，经脱脂和烧结后，得到具有两种颜色的多色陶瓷制品。在另一实施例中，具有两种或两种以上颜色的第一颜色陶瓷坯体，经过上述制备方法制得具有第二种颜色的第二颜色陶瓷坯体，经第二脱脂工艺处理和烧结后，得到具有多种颜色的多色陶瓷制品。在又一实施例中，具有第一种颜色的第一颜色陶瓷坯体，经过上述制备方法制得具有第二种颜色的第二颜色陶瓷坯体，得到双色陶瓷坯体，将双色陶瓷坯体进行第二脱脂工艺处理后，再在上述的环氧树脂组合物中浸泡后，进行固化处理；然后在注塑空间内注塑成型具有第三种颜色第三颜色陶瓷坯体，经第二脱脂工艺处理和烧结后，得到具有三种颜色的多色陶瓷制品；可以理解的，还可以在经第二脱脂工艺处理后继续重复上述过程，制得具有四种颜色的多色陶瓷制品、五种颜色的多色陶瓷制品等，在此不再赘述。
在操作103中，通过第二脱脂工艺处理，可以将预处理后的第一颜色陶瓷坯体内部的环氧树脂组合物进行脱除，从而不影响多色陶瓷制品的组成；在该过程中，固化后的环氧树脂组合物中各组分依次进行脱除，助剂先脱除并形成通道，继而使橡胶和环氧树脂体系进行脱除，脱除过程温和，不存在剧烈放热等不利现象，从而保证了结构的稳定性，避免结构开裂的可能性，并且助剂先脱除后，其余组分仍然继续保证第一颜色陶瓷坯体的强度，进而在整个过程中第一颜色陶瓷坯体的结构稳定性好，提高了生产良率。
在本申请实施方式中，第二脱脂工艺包括在50℃-450℃处理30h-60h，以去除第一颜色陶瓷坯体内部的环氧树脂组合物，和第二颜色陶瓷坯体内部的粘结剂等成分。在本申请一实施例中，采用热脱脂的方式。可选的，第二脱脂工艺中的升温速率为0.05℃/min-1℃/min。进一步的，第二脱脂工艺中的升温速率为0.05℃/min-0.8℃/min、0.05℃/min-0.7℃/min、0.1℃/min-0.6℃/min或0.15℃/min-0.5℃/min。可选的，第二脱脂工艺包括以0.05℃/min-0.5℃/min的速率升温至50℃-60℃，再以0.05℃/min-0.1℃/min的速率升温至60℃-150℃，再以0.1℃/min-0.2℃/min的速率升温至150℃-300℃，再以0.1℃/min-0.3℃/min的速率升温至300℃-450℃。更进一步的，第二脱脂工艺包括以0.05℃/min-0.5℃/min的速率从15℃-25℃升温至50℃-60℃，然后保温1h-5h；再以0.05℃/min-0.1℃/min的速率升温至60℃-150℃，然后保温5h-10h；再以0.1℃/min-0.2℃/min的速率升温至150℃-300℃，然后保温5h-15h；再以0.1℃/min-0.3℃/min的速率升温至300℃-450℃，然后保温5h-15h。通过上述脱脂工艺，更有效的控制环氧树脂组合物的梯度脱除，使得脱除过程更加温和，不会影响结构的稳定性。在本申请中，由于第二脱脂工艺处理过程中，需要将环氧树脂组合物进行脱除，环氧树脂组合物的挥发、分解温度相较于陶瓷坯体中粘结剂的挥发、分解温度低，进而选择第二脱脂工艺的起点温度小于或等于第一脱脂工艺的起点温度，以使得环氧树脂组合物的组分能够在适宜的温度下温和的脱除，避免起点温度较高时环氧树脂组合物的组分剧烈脱除导致第一颜色陶瓷坯体开裂现象的发生。可选的，第二脱脂工艺的起点温度小于或等于65℃。进一步的，第二脱脂工艺的起点温度小于或等于50℃。更进一步的，第二脱脂工艺的起点温度小于或等于30℃。在一实施例中，第二脱脂工艺的起点温度为15℃-30℃。进一步的，第二脱脂工艺采用较缓慢的升温速率，有利于环氧树脂组合物的组分温和脱除，有效维持第一颜色陶瓷坯体的稳定性和强度，更有利于多色陶瓷制品的制备。也就是说，本申请提供的环氧树脂组合物中的各组分能够在第二脱脂工艺的温度下挥发或分解。进一步的，环氧树脂组合物中的各组分能够在50℃-450℃范围内挥发或分解。
在本申请实施方式中，烧结包括在1400℃-1500℃处理1h-2.5h，以提高多色陶瓷制品的整体强度。进一步的，烧结包括在1400℃-1450℃处理1h-2h。在一实施例中，烧结包括以1℃/min-5℃/min的速率升温至1400℃-1500℃，并保温1h-2.5h。进一步的，升温速率为1℃/min-4℃/min、1.5℃/min-3.5℃/min或2℃/min-3℃/min。在另一实施例中，烧结包括以1℃/min-5℃/min的速率升温至25℃-600℃，处理1h-2h，再以1℃/min-5℃/min的速率升温至600℃-1400℃，处理3h-7h，然后以1℃/min-5℃/min的速率升温至1400℃-1500℃，处理1h-2.5h。可以理解的，在烧结后还包括降温处理。具体的，可以但不限于降温时间为5h-15h、5h-14h、7h-13h或10h-12h。
实施例1
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供85重量份的氧化锆和15重量份的粘结剂，粘结剂包括30wt％的聚丙烯、30wt％的聚乙烯、30wt％的石蜡、8wt％的邻苯二甲酸二丁酯和2wt％硬脂酸，将上述材料混合后，通过注塑机注塑成型第一颜色陶瓷坯体。
将第一颜色陶瓷坯体置于脱脂机中，控制温度以0.5℃/min的速率升温至150℃，再以0.05℃/min的速率升温至220℃，然后保温5h；再以0.1℃/min的速率升温至300℃，然后保温10h；再以0.2℃/min的速率升温至400℃，然后保温15h。
提供55重量份的E51环氧树脂、5重量份的咪唑、20重量份的丁腈橡胶、10重量份的聚醚多元醇和10重量份的丙酮，经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度为400cp。
将脱脂后的第一颜色陶瓷坯体置于环氧树脂组合物中，加压至5MPa并浸泡1.5h后取出，再在50℃固化12h。
提供82.5重量份的氧化锆、3重量份的黑色料和14.5重量份的粘结剂，粘结剂包括30wt％的聚丙烯、30wt％的聚乙烯、30wt％的石蜡、8wt％的邻苯二甲酸二丁酯和2wt％硬脂酸，将上述材料混合形成第二陶瓷坯体喂料。
将固化后的第一颜色陶瓷坯体置于注塑模具中；再将第二陶瓷坯体喂料通过注塑机，在注塑模具中成型第二颜色陶瓷坯体，得到多色陶瓷坯体。
将多色陶瓷坯体置于脱脂机中，控制温度以0.05℃/min的速率从20℃升温至60℃后保温3h，再以0.08℃/min的速率升温至150℃后保温8h，再以0.1℃/min的速率升温至280℃后保温8h，最后以0.15℃/min的速率升温至430℃后保温10h。
将脱脂后的多色陶瓷坯体进行烧结，烧结采用分阶段升温，先以5℃/min的速率升温至400℃，处理2h，再以1.7℃/min的速率升温至1000℃，处理7h，然后以1℃/min的速率升温至1400℃，处理2h，然后静置10h降温冷却，得到多色陶瓷制品。
实施例2
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供55重量份的环氧树脂体系、22重量份的丁腈橡胶、11重量份的聚醚多元醇和12重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例3
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供48重量份的环氧树脂体系、23重量份的丁腈橡胶、15重量份的聚醚多元醇和14重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和甲基四氢苯酐，E51环氧树脂的环氧当量与甲基四氢苯酐的酸酐当量的摩尔比为1：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例4
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供55重量份的环氧树脂体系、25重量份的丁腈橡胶、10重量份的聚醚多元醇和10重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和聚酰胺，E51环氧树脂的环氧当量与聚酰胺的胺当量的摩尔比为1.2：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例5
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供53重量份的环氧树脂体系、20重量份的丁腈橡胶、13重量份的聚醚多元醇和15重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和聚酰胺，E51环氧树脂的环氧当量与聚酰胺的胺当量的摩尔比为0.7：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例6
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供56重量份的环氧树脂体系、21重量份的丁腈橡胶、12重量份的聚醚多元醇和11重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和咪唑。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例7
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供55重量份的环氧树脂体系、22重量份的丁腈橡胶、23重量份的甲苯，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例8
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供55重量份的环氧树脂体系、22重量份的丁腈橡胶、23重量份的丙二醇，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例9
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供55重量份的环氧树脂体系、15重量份的丁腈橡胶、15重量份的聚醚多元醇和15重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例10
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
提供55重量份的环氧树脂体系、18重量份的丁腈橡胶、14重量份的聚醚多元醇和13重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，环氧树脂组合物的粘度小于500cp；采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
实施例11
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
除了第一脱脂工艺采用以0.5℃/min的速率升温至200℃后，保温10h，再以0.3℃/min的速率升温至400℃后，保温30h，其他制备过程与实施例1相同，制得多色陶瓷制品。
实施例12
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
除了第二脱脂工艺采用在以0.5℃/min的速率从120℃升温至430℃后，保温10h，其他制备过程与实施例1相同，制得多色陶瓷制品。
实施例13
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
除了烧结采用以5℃/min的速率升温至1400℃处理40h，其他制备过程与实施例1相同，制得多色陶瓷制品。
实施例14
一种多色陶瓷制品的制备方法，包括：
除了第一颜色陶瓷坯体采用干压成型的方式，其他制备过程与实施例1相同，制得多色陶瓷制品。
对比例1
除了第一颜色陶瓷坯体不进行在环氧树脂中浸泡以及固化的过程，其余均采用与实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
对比例2
提供35重量份的环氧树脂体系、41重量份的丁腈橡胶、12重量份的聚醚多元醇和12重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
对比例3
提供70重量份的环氧树脂体系、6重量份的丁腈橡胶、12重量份的聚醚多元醇和12重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
对比例4
提供35重量份的环氧树脂体系、22重量份的丁腈橡胶、31重量份的聚醚多元醇和12重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
对比例5
提供70重量份的环氧树脂体系、20重量份的丁腈橡胶、10重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
对比例6
提供35重量份的环氧树脂体系、22重量份的丁腈橡胶、12重量份的聚醚多元醇和31重量份的丙酮，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
对比例7
提供70重量份的环氧树脂体系、20重量份的丁腈橡胶、10重量份的聚醚多元醇，其中，环氧树脂体系包括E51环氧树脂和环氧树脂593固化剂，E51环氧树脂的环氧当量与环氧树脂593固化剂的胺当量的摩尔比为0.8：1。经混合后得到环氧树脂组合物，采用实施例1相同的制备工艺制得多色陶瓷制品。
通过观察，本申请实施例制备的多色陶瓷制品的两种颜色之间的界限清晰，与预设的界限样式一致，界限没有弯曲、形变的发生；对比例制得的多色陶瓷制品的两种颜色之间的界限发生弯曲，界限不清晰，与预设界限样式具有明显差异。同时，检测上述制备过程中预处理后的第一颜色陶瓷坯体的弯曲强度，并且统计在注塑成型第二颜色陶瓷坯体时的注塑良率，主要是第一颜色陶瓷坯体发生形变的占比，以及在最终制得的多色陶瓷制品的生产良率，主要为第二次脱脂工艺和烧结后多色陶瓷制品发生开裂的占比，结果如表1所示。
表1制得的多色陶瓷制品的性能比较
Figure BDA0002557595090000171
Figure BDA0002557595090000181
可以看出，对比例1和对比例2在注塑成型第二颜色陶瓷坯体时，第一颜色陶瓷坯体发生形变和软化，不能在进行后续的第二脱脂处理和烧结，无法制备出多色陶瓷制品；对比例3中的第一颜色陶瓷坯体虽然在注塑时不发生形变，但由于环氧树脂组合物中各组分比例不合适，在第二脱脂处理时，产生的脱除通道不够，在脱除过程中发生开裂，生产良率低；对比例4-7中第一颜色陶瓷坯体和第二颜色陶瓷坯体之间的界限会发生变形，同时在后续第二脱脂工艺中时，环氧树脂组合物脱除过程放热剧烈，造成多色陶瓷制品开裂，降低了多色陶瓷制品的生产良率；经过本申请提供的环氧树脂组合物的浸泡以及固化后，第一颜色陶瓷坯体的强度得到提升，在注塑成型第二颜色陶瓷坯体时，不会发生形变，保证了结构的稳定性，提高了耐温性，多色陶瓷制品的生产良率大大提高。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.环氧树脂组合物在制备多色陶瓷制品中的应用，其特征在于，所述环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，助剂余量，其中，所述环氧树脂体系包括环氧树脂和固化剂，所述固化剂包括胺类固化剂、酸酐类固化剂和咪唑类固化剂中的至少一种，所述环氧树脂的环氧当量与所述胺类固化剂中的胺当量的摩尔比为(0.3-2)：1，所述环氧树脂的环氧当量与所述酸酐类固化剂中的酸酐当量的摩尔比为(0.7-1.5)：1。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述环氧树脂组合物的粘度小于500cp。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述环氧树脂组合物中所述液态橡胶为20wt％-25wt％，所述液态橡胶包括丁腈橡胶、聚硫橡胶和丁苯橡胶中的至少一种。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述助剂包括惰性稀释剂和有机溶剂中的至少一种。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，惰性稀释剂10wt％-15wt％，有机溶剂10wt％-15wt％。
6.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述惰性稀释剂包括苯甲醇、聚醚多元醇、丙二醇和二丁酯中的至少一种，所述有机溶剂包括丙酮、丁酮、甲苯和二甲苯中的至少一种。
7.一种多色陶瓷制品的制备方法，其特征在于，包括：
提供第一颜色陶瓷坯体，将所述第一颜色陶瓷坯体进行预处理，所述预处理包括对所述第一颜色陶瓷坯体进行第一脱脂工艺处理，再置于环氧树脂组合物中浸泡后，进行固化处理，所述环氧树脂组合物包括环氧树脂体系45wt％-60wt％，液态橡胶15wt％-25wt％，助剂余量，其中，所述环氧树脂体系包括环氧树脂和固化剂，所述固化剂包括胺类固化剂、酸酐类固化剂和咪唑类固化剂中的至少一种，所述环氧树脂的环氧当量与所述胺类固化剂中的胺当量的摩尔比为(0.3-2)：1，所述环氧树脂的环氧当量与所述酸酐类固化剂中的酸酐当量的摩尔比为(0.7-1.5)：1；
提供注塑模具，所述注塑模具具有注塑空间，将所述预处理后的所述第一颜色陶瓷坯体置于所述注塑空间后，在所述注塑空间内注塑成型第二颜色陶瓷坯体，得到多色陶瓷坯体；
将所述多色陶瓷坯体进行第二脱脂工艺处理和烧结后，得到多色陶瓷制品。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一脱脂工艺包括在150℃-450℃处理30h-60h，所述浸泡包括在0.1MPa-10MPa浸泡0.5h-2h，所述固化包括在50℃-80℃处理3h-12h。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二脱脂工艺包括在50℃-450℃处理30h-60h，所述烧结包括在1400℃-1500℃处理1h-2.5h。
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