一种高精度陶瓷3D打印膏料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度陶瓷3D打印膏料，按重量份数，包括以下组分：光敏树脂14

【技术实现步骤摘要】
一种高精度陶瓷3D打印膏料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及3D打印材料和方法的
，尤其是涉及一种高精度陶瓷3D打印膏料及其制备方法。

技术介绍

[0002]陶瓷3D打印技术，采用的是将陶瓷粉体分散在光敏树脂形成陶瓷膏料/浆料，利用光敏树脂光聚合的特性充当粘结剂，进行选择性固化成型，打印出陶瓷生坯之后，再经过热处理脱除固化后的树脂同时使陶瓷粉体致密化，得到最终的陶瓷成品件。由于结合了陶瓷材料本身的特性和3D打印成型的优势，陶瓷3D打印技术拓宽了陶瓷材料的应用范围。
[0003]陶瓷3D打印的产品，一般都是没有进行后加工，直接应用到产品上。考虑到实际应用的要求，陶瓷3D打印技术对打印精度的控制就显得尤为重要。
[0004]打印精度主要由材料、成型和烧结三个过程影响，当前陶瓷3D打印成品精度控制一般是在0.1mm以内。这个精度只能满足一般的工业应用要求，但距离精细的产品要求还有明显的差距。
[0005]公开号为CN110156375A的中国专利，提供了一种光固化3D打印氧化铝陶瓷浆料及制备方法，光固化3D打印氧化铝陶瓷浆料包括分散剂、光敏树脂和氧化铝粉体，其中：分散剂质量百分含量为2％～25％，氧化铝粉体质量百分含量为40％～85％，余量为光敏树脂；所述光敏树脂为丙烯酸树脂；所述组合物中各组分的质量百分比之和为100％。该专利形成的产品为陶瓷浆料，具有流动性，铺层厚度不稳定，其打印精度较差。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种高精度陶瓷3D打印膏料，通过制备高固含量的Al2O3膏料，材料均匀稳定，而且层厚控制精确，使最终成品的打印精度得到有效提高。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种高精度陶瓷3D打印膏料，按重量份数，包括以下组分：
[0009]光敏树脂14
‑
20份，Al2O3粉体80
‑
86份，分散剂0.4
‑
0.86份，光引发剂0.06
‑
0.2份，增稠剂0.05
‑
0.2份，流平剂0.2
‑
2份；
[0010]所述光敏树脂为单官能团树脂单体和双官能团树脂单体的混合液，所述单官能团树脂单体和双官能团树脂单体的质量比为1
‑
2：8
‑
9。
[0011]该高精度陶瓷3D打印膏料，为膏料体系，不同于现有的浆料体系。浆料体系具有流动性，铺层厚度不及膏料体系稳定。比如，同样刮涂系统的设备，计划铺层厚度是50μm，膏料体系铺层为45μm，而且非常稳定，每一层都这个厚度左右，变化不大；但浆料体系，铺层可能就在20
‑
60μm范围内变化，因为其铺层效果，浆料回流、刮涂速度和供料量等都有很大关系，而膏料体系受浆料回流、刮涂速度和供料量这些因素影响相对小很多。另外，膏料体系固含量高，树脂含量少，后期脱脂烧结收缩小，可以获得更高的3D打印精度。
[0012]进一步地，所述单官能团树脂单体为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯或丙烯酸异冰片酯中的至少一种。
[0013]进一步地，所述双官能团树脂单体为(2)
‑
乙氧化双酚A
‑
二甲基丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯或二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
[0014]进一步地，所述Al2O3粉体为Al2O3陶瓷粉体，其粒径范围为0.3
‑
5μm，形状为近球形。
[0015]进一步地，所述分散剂为Dispers690、D
‑
801或Solsperse20000中的至少一种。
[0016]进一步地，所述光引发剂为2
‑
二甲氨基
‑2‑
苄基
‑1‑
(4
‑
哌啶苯基)
‑1‑
丁酮、1
‑
羟基环已基苯基甲酮、4,4
‑
双(二乙氧基)苯甲酮或2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦中的至少一种。
[0017]进一步地，所述增稠剂为BYK
‑
415、BYK
‑
430或BYK
‑
431中的至少一种。
[0018]进一步地，所述流平剂为Flow
‑
100、Flow
‑
200或BYK3550中的至少一种。
[0019]本专利技术在膏料体系中，加入了流平助剂，流平剂的效果就是保持液面的平稳，降低材料与刮刀的粘附作用。这样，刮刀刮涂材料时，减少了刮刀带走的膏料量，让层厚的控制，更加准确。比如，计划刮涂铺层厚度为50μm，本专利技术中的膏料铺层厚度可达到49μm。这样打印出来的生坯尺寸精度更高，后期烧结成成品之后的精度也就相应的更高。
[0020]优选地，一种高精度陶瓷3D打印膏料，按重量份数，包括以下组分：单官能团树脂单体甲基丙烯酸异冰片酯3份，双官能团树脂单体1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯15份，分散剂D
‑
801 0.8份，光引发剂2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦0.2份，Al2O3粉体84份，增稠剂BYK
‑
431 0.1份，流平剂Flow
‑
100 1.2份。
[0021]本专利技术还提供了上述高精度陶瓷3D打印膏料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]S1.按重量份数，取光敏树脂、分散剂和光引发剂，进行混合分散，1800r/min均质5min得到预混液；
[0023]S2.然后将Al2O3粉体加入到预混液中，分三段进行均质混合；第一段500r/min，混合3min，第二段1500r/min，混合4min，第三段2100r/min，混合5min；
[0024]S3.向所述S2的体系中加入流平剂和增稠剂，重复所述S2的三段均质过程，收集所需膏料。
[0025]在该制备方法中，通过优选光敏树脂和Al2O3粉体，复配各种助剂如分散剂、光引发剂、流平剂和增稠剂，并优化其用量配比，调整膏料的分散和絮凝效果，达到一定的平衡状态，制备得到均匀的高固含量陶瓷膏料。而且膏料流变性好，能够实现较精确的层厚铺设，最终获得高精度的陶瓷3D打印效果。
[0026]基于上述的技术方案，本专利技术取得的技术效果为：
[0027](1)本专利技术提供的高精度陶瓷3D打印膏料，通过控制分散和絮凝平衡状态的方式，制备出固含量为80wt％以上的膏料体系，降低了烧结收缩；而且在打印膏料铺设时，膏料与刮刀的粘附作用小，层厚控制精度高，使得打印出来的坯体更均匀，烧结的成品精度更高。
[0028](2)本专利技术提供的高精度陶瓷3D打印膏料制备方法，通过控制絮凝程度，制备得到的是稳定的膏料体系，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度陶瓷3D打印膏料，其特征在于，按重量份数，包括以下组分：光敏树脂14
‑
20份，Al2O3粉体80
‑
86份，分散剂0.4
‑
0.86份，光引发剂0.06
‑
0.2份，增稠剂0.05
‑
0.2份，流平剂0.2
‑
2份；所述光敏树脂为单官能团树脂单体和双官能团树脂单体的混合液，所述单官能团树脂单体和双官能团树脂单体的质量比为1
‑
2：8
‑
9。2.根据权利要求1所述的高精度陶瓷3D打印膏料，其特征在于，所述单官能团树脂单体为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯或丙烯酸异冰片酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高精度陶瓷3D打印膏料，其特征在于，所述双官能团树脂单体为(2)
‑
乙氧化双酚A
‑
二甲基丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯或二缩三丙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高精度陶瓷3D打印膏料，其特征在于，所述Al2O3粉体为Al2O3陶瓷粉体，其粒径范围为0.3
‑
5μm，形状为近球形。5.根据权利要求1所述的陶瓷3D打印膏料，其特征在于，所述分散剂为Dispers690、D
‑
801或Solsperse20000中的至少一种。6.根据权利要求1所述的高精度陶瓷3D打印膏料，其特征在于，所述光引发剂为2
‑
二甲氨基
‑2‑
苄基
‑1‑
(4
‑
哌啶苯基)
‑1‑
丁酮、1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖坦，陆青，肖华军，顾成言，
申请(专利权)人：深圳协同创新高科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：