本发明专利技术公开了一种3D打印二氧化锆粉体成型材料的制备方法，其特征在于，采用烯丙基三甲氧基硅烷在乙醇溶剂中对二氧化锆粉体进行预处理，得到预处理二氧化锆粉体；然后，在反应器中，按质量百分比加入石油醚：60%~72%，加入的聚乙烯：3%~8%，加热，搅拌溶解，再加入预处理二氧化锆粉体：20%~30%，偶氮二异丁腈：1%~4%，各组分之和为百分之百，搅拌加热，温度升至80±5℃，恒温回流反应6~8h，冷却至室温，然后喷雾干燥，得到3D打印二氧化锆粉体成型材料。该材料不需要喷洒粘结剂在加热125~137℃的范围内可直接成型，具有制备工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种3D打印二氧化锆粉体成型材料的制备方法，属于快速成型的材料领域，特别涉及一种用于3D打印快速成型二氧化锆粉体材料的制备工艺及应用。
技术介绍
氧化锆是一种特殊的材料，增韧的方法，主要是利用氧化锆的相变才能达到的，纯净的氧化锆是白色固体，含有杂质时会显现灰色或淡黄色，添加显色剂还可显示各种其它颜色。在结构陶瓷方面，由于氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点，因此被广泛应用于结构陶瓷领域。在功能陶瓷方面，其优异的耐高温性能作为感应加热管、耐火材料、发热元件使用。氧化锆陶瓷具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池和高温发热体等领域。二氧化锆全瓷牙是近几年才开展的一种高科技的美容修复牙齿的方法，是通过计算机辅助设计、激光扫描、再由计算机程序控制研磨制作而成的。具有良好半透明外观、密度和强度很高，可以解决全瓷系统不能做长桥的问题。全瓷牙具有完美密合的边缘、无牙龈炎症现象、对X线无任何阻挡等特点，生物相容性优于各种金属内冠，在临床上可得到持久的修复效果。因此，将二氧化锆粉末制备成能够3D打印快速成型的材料对于其应用将起到非常大的促进作用。快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。三维打印(Three Dimons1n Printing,简称3DP)是一种快速成型技术，可将计算机设计的三维模型数据分为层片模型数据，将特定原材料一层一层堆积成型直至完成整个实体的构建。3DP成型具有成本低、工作过程无污染、成型速度快等优点。3D打印技术有3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术，技术不同所用材料则完全不同，与我们普通人和家庭所应用的最为普遍的是FDM3D打印技术，这种技术可以进入到家庭，操作简单，所用材料普遍易得，这种技术打印出产品也接近我们的生活用品，所用的材料主要是环保高分子材料，如:PLA、PCL、PHA, PBS、PA、ABS、PC、PS、PVC,因为这种技术是一般是在桌面上打印，熔融的高分子材料所产生的气味或是分解产生有害物质直接与我们的人接触，容易造成安全问题。工业零件等需要有一定强度功能的制件可以选择相适应的材料。在现有的成型材料领域中，由于SLS (选择性激光烧结)快速成型技术具有原料来源多样和零件的构建时间较短等优点，故在快速成型领域有着较广泛的应用。中国专利技术专利CN1379061A中公开了一种用于激光烧结成型制品的尼龙粉末材料，通过化学合成和工艺的改进，对尼龙粉末材料的表面进行处理，得到了烧结性能优良，成型制品强度高，韧性好的产品，简化了激光烧结尼龙材料的制备工艺，降低了成本。但SLS工艺存在着诸多不足严重限制了 SLS的进一步应用和普及；从而也使基于SLS工艺成型材料使用受到限制。3DP工艺与SLS工艺类似，均采用粉末材料选区成型，所不同的是3DP工艺的粉末材料不是通过激光的层层烧结连接起来的，而是在喷头的作用下，用粘接剂(如硅胶)将零件的截面信息“印刷”在粉末材料上面。由于3DP是通过喷头喷洒粘接剂成型，避免了使用激光等复杂昂贵的烧结设备的使用成本，利于快速成型技术的使用和推广。中国专利技术专利CN102093646 B中公开了一种用于三维打印快速成型材料的制备方法，是将粉末材料进行一系列的改性得到改性粉末材料A，使用时改性粉末材料A与粘接剂B配用。由于3DP快速成型材料粉末的粒径较大，使薄壁零件不易成型，微小零件的成型精度不够高，表面存在较明显的粗糙感；此外，由于粘结剂不够牢固，存在着成型件强度低等不足。此外，当前市场上所售的3DP工艺成型材料基本被国外公司所垄断，售价高，严重制约3DP成型技术在我国的推广和普及。本专利技术通过对粉末材料进行表面分散改性，得到超细二氧化锆粉末材料可达到微米级甚至亚微米级，而且粒径均一的粉末材料；从粉末改性的配方入手，得到的粉末无机材料在一定的温度和压力下可直接成型，不需要喷洒粘接剂，大大简化才做程序。所得到产品不仅成型精度高，也使薄壁微小零件的成型在3DP快速成型机上的实现成为可能；此外，本专利提供的方法简单，成本低。
技术实现思路
本专利技术的目是提供一种3D打印二氧化锆粉体成型材料的制备方法，快速成型粉体不需要喷洒粘结剂可直接成型； 本专利技术的目的通过以下技术方案实现。一种3D打印二氧化锆粉体成型材料的制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤: Cl) 二氧化锆粉体预处理:在反应器中，按质量百分比加入乙醇:50。/『60%，烯丙基三甲氧基硅烷:16°/『26%，搅拌混合均匀，再加入二氧化锆粉体:18°/『28%，各组分之和为百分之百，搅拌加热，温度升至55±5°C，恒温回流反应3 ~5h，冷却至室温，过滤，用乙醇洗涤后，真空干燥，得到预处理二氧化锆粉体； (2) 3D打印二氧化锆粉体成型材料制备:在反应器中，按质量百分比加入石油醚:60%~72%，加入的聚乙烯:3%~8%，加热，搅拌溶解，再加入预处理二氧化锆粉体:20°/『30%，偶氮二异丁腈:1°/『4%，各组分之和为百分之百，搅拌加热，温度升至80±5°C，恒温回流反应6~8h，冷却至室温，然后喷雾干燥，得到3D打印二氧化锆粉体成型材料，所得到的3D打印二氧化锆粉体成型材料的粒径为0.3-1.5 μ m的范围内。在步骤(I)中所述的二氧化锆粉体，其粒径在0.3~1.0 μπι范围内； 在步骤(2)中所述的石油醚为沸程在90~120°C的石油醚。在步骤(2)中所述的喷雾干燥过程，进风温度控制在90~120°C范围内，石油醚回收再利用。本专利技术所述的颗粒度测试方法是采用激光粒度仪测得的粒度当量直径尺寸。本专利技术的另一目的是提供一种用于三维打印快速成型粉末材料在三维打印机上成型的应用，特点为:取快速成型粉末材料置于三维打印快速成型机上，在铺展均匀的快速成型粉末材料的水平平面X和Y方向上(X和Y方向分别代表水平面的横向和纵向)，然后在平面竖直Z方向上下降一定高度。再对下一层进行快速成型粉末材料的铺展，如此重复，全部加料完成后，温度升到125~137°c范围内可直接成型。本专利技术与现有技术比较，具有如下优点及有益效果: (1)本专利技术获得3D打印二氧化锆粉体成型材料，不需要喷洒粘结剂在加热125~137°C的范围内可直接成型。(2)本专利技术获得3D打印二氧化锆粉体成型材料，颗粒可达到亚微米级甚至纳米级，具有中位径粒小，粒度分布范围窄的特点，性质稳定；由这种快速成型粉末材料可以制造薄壁模型或微小零部件，制造出产品具有表面光泽度高，强度好，精度高等特点。(3)本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种3D打印二氧化锆粉体成型材料的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：（1） 二氧化锆粉体预处理：在反应器中，按质量百分比加入乙醇：50%~60%，烯丙基三甲氧基硅烷：16%~26%，搅拌混合均匀，再加入二氧化锆粉体：18%~28%，各组分之和为百分之百，搅拌加热，温度升至55±5℃，恒温回流反应3 ~5h，冷却至室温，过滤，用乙醇洗涤后，真空干燥，得到预处理二氧化锆粉体；（2）3D打印二氧化锆粉体成型材料制备：在反应器中，按质量百分比加入石油醚：60%~72%，加入的聚乙烯：3%~8%，加热，搅拌溶解，再加入预处理二氧化锆粉体：20%~30%，偶氮二异丁腈：1%~4%，各组分之和为百分之百，搅拌加热，温度升至80±5℃，恒温回流反应6 ~8h，冷却至室温，然后喷雾干燥，得到3D打印二氧化锆粉体成型材料，所得到的3D打印二氧化锆粉体成型材料的粒径为0.3~1.5μm的范围内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李慧芝，许崇娟，李志英，杨春霞，孙旦子，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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