一种用于DLP光固化3D打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法

一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法
技术领域
1.本发明涉及陶瓷3d打印技术领域，具体涉及一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法。


背景技术：

2.陶瓷材料性能优异，随着现代工业的发展，对异形尺寸陶瓷器件的加工成型需求日益提高。然而，陶瓷材料本身硬且脆的特点带来了加工的困难，传统陶瓷干压成型和注凝成型、注浆成型、流延成型等胶态成型方式难以满足复杂形状陶瓷器件加工的需求。当前，增材制造(additive manufacturing)技术(也被称为3d打印技术)的发展，极大地降低了复杂形状陶瓷器件的加工难度。其中，光固化3d打印技术适合加工对精度要求较高的陶瓷器件，根据光源类型和打印流程，陶瓷光固化3d打印技术可分为立体光固化成型技术(sla)与数字光处理技术(dlp)，其中以激光器为光源并按照“点到线、线到面、面到体”方式打印的技术为sla光固化技术，以数字光处理投影仪为光源并按照“层到体”方式打印的技术为dlp光固化3d打印技术。其中，dlp光固化3d打印技术尤其适合复杂形状陶瓷器件的加工成型，具有原料消耗量低、成型精度高、打印效率高、成型速率快的优势。然而，dlp光固化3d打印过程中，由于浆料固化过程中对打印平台的基板附着性能不足的原因，极易导致打印过程中未完成的陶瓷器件出现脱落的情况，导致打印失败，极大地降低了打印效率和稳定性，进一步限制了dlp陶瓷3d打印技术在工业领域的应用和推广。
3.如中国发明专利《一种光敏树脂及其制备方法和应用》(cn109081890a)一文中公开了一种光敏树脂及其制备方法和应用，该光敏树脂原料组分包括主料和辅料；其中，主料包括多官能单体、低聚物中的任一种与单官能单体形成的混合物；辅料包括光引发剂和紫外吸收剂，光引发剂的用量占主料总质量的0.5～1％，紫外吸收剂的用量占主料总质量的0.5～1％，制备浆料具有低粘度、低收缩率和固化速率快特点。然而，所制备浆料并未就附着性能进行优化，并未针对dlp光固化3d打印。又如中国发明专利《一种3d打印光固化陶瓷浆料的制备方法》(cn106747360a)一文中提出了一种3d打印光固化陶瓷浆料的制备方法，利用有机硅酸酯或有机钛酸酯偶联剂处理级配氧化铝粉末并将其与光固化树脂预混液混合，制备3d打印光固化陶瓷浆料。该方法制备的3d打印光固化陶瓷浆料具有分散均匀、固含量高、黏度低的特点。该专利同样未对陶瓷浆料的附着性能进行优化改良。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法，制备的陶瓷浆料具有附着性能优异、稳定性高、效率高且适合各种陶瓷粉体的优势。
5.2.本发明实现目的之一所采用的方案是：一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法，包括如下步骤：
6.1)将所需uv光固化单体按比例配置成uv光固化预混液，搅拌均匀；
7.2)向步骤1)得到的uv光固化预混液中加入分散剂搅拌均匀，随后加入陶瓷粉体，继续搅拌均匀获得陶瓷浆料；
8.3)将步骤2)中的陶瓷浆料进行球磨以获得均一分散的陶瓷浆料；
9.4)将步骤3)中的球磨后的陶瓷浆料进行真空除泡后获得高附着性能的陶瓷浆料；
10.所述步骤1)中的uv光固化单体为含有大体积侧链或乙氧基团的uv光固化单体。
11.优选地，所述步骤1)中，uv光固化单体为50vol％1,6-己二醇丙烯酸，20vol％-30vol％的丙烯酸异冰片酯或乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯或丙烯酰吗啉和30vol％-20vol％的乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯的混合物。
12.优选地，所述步骤2)中，陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、碳化硼、莫来石、红柱石、氧化硅中的任意一种。
13.优选地，所述步骤2)中，分散剂的添加量为uv光固化预混液质量的2wt％-4wt％。
14.分散剂种类不限，一般采用byk111、byk180、byk163等高分子聚合物分散剂。
15.优选地，所述步骤2)中，uv光固化预混液与陶瓷粉体的质量比为5:5-4：6。
16.优选地，所述步骤3)中：球磨转速为300-400rpm，球磨时间为12-24h，球磨子和陶瓷浆料质量比为1-2:1。
17.本发明具有以下优点和有益效果：
18.1、本发明的制备方法，通过加入含有大体积侧链或乙氧基团的uv光固化单体，降低光固化过程中的收缩率，极大地提高了dlp光固化3d打印过程中陶瓷浆料对打印平台基材的附着性能，保证打印过程中陶瓷器件不会异常脱落，极大地提高了打印稳定性和效率，打印成功率较传统uv光固化浆料体系提高80％以上，有利于促进dlp陶瓷光固化3d打印技术的应用和推广。
19.2、本发明所公开的一种适用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法适用于各种陶瓷粉体，所制备的陶瓷浆料均具有较强的附着性能，适用范围广，普适性高，较传统光固化陶瓷浆料相比，节约打印成本80％以上，提高打印效率60％以上，非常适合dlp陶瓷光固化3d打印技术的大规模推广使用。
附图说明
20.图1为实施例1制备的具有高附着性能的氧化铝陶瓷浆料在dlp光固化3d打印机打印平台基板上附着性能测试图；
21.图2为实施例2制备的具有高附着性能的氧化铝陶瓷浆料在dlp光固化3d打印机打印平台基板上附着性能测试图；
22.图3为实施例3制备的具有高附着性能的氧化铝陶瓷浆料在dlp光固化3d打印机打印平台基板上附着性能测试图。
具体实施方式
23.为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
24.实施例1：
25.一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
26.1)将氧化铝陶瓷粉体120℃烘干12h后经研磨粉碎并过筛；
27.2)将各种uv光固化单体50vol％hdda、30vol％iboa(丙烯酸异冰片酯)和20vol％tmp3eota(乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)配置成uv光固化预混液，搅拌均匀；
28.3)在2)中uv光固化预混液中加入占预混液2wt％的byk111分散剂搅拌均匀，随后加入1)中过筛后的陶瓷粉体，继续300rpm搅拌均匀30min获得陶瓷浆料；
29.4)将3)中陶瓷浆料转移至球磨罐中，进行400rpm行星球磨12h以获得均一分散的陶瓷浆料，球磨子和陶瓷浆料质量比为2比1；
30.5)将4)中的陶瓷浆料进行真空除泡30min并最终获得高附着性能的陶瓷浆料。
31.图1为本实施例制备的高附着性能的陶瓷浆料在dlp光固化3d打印机打印平台基板上附着性能测试图，从图中可以看出附着性能达到最高等级5b。
32.实施例2：
33.一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
34.1)将氧化锆陶瓷粉体130℃烘干24h后经研磨粉碎并过筛；
35.2)将各种uv光固化单体50vol％hdda(己二醇丙烯酸酯)、20vol％eoeoea(乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯)和30vol％pptta(乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯)配置成uv光固化预混液，搅拌均匀；
36.3)在2)中uv光固化预混液中加入占预混液3wt％的byk180分散剂搅拌均匀，随后加入1)中过筛后的陶瓷粉体，继续400rpm搅拌均匀50min获得陶瓷浆料；
37.4)将3)中陶瓷浆料转移至球磨罐中，进行350rpm行星球磨24h以获得均一分散的陶瓷浆料，球磨子和陶瓷浆料质量比为2比1；
38.5)将4)中的陶瓷浆料进行真空除泡60min并最终获得高附着性能的陶瓷浆料。
39.图2为本实施例制备的高附着性能的陶瓷浆料在dlp光固化3d打印机打印平台基板上附着性能测试图，从图中可以看出附着性能达到最高等级5b。
40.实施例3：
41.一种用于dlp光固化3d打印的高附着性能陶瓷浆料的制备方法，包括以下步骤：
42.1)将氧化铝陶瓷粉体120℃烘干24h后经研磨粉碎并过筛；
43.2)将各种uv光固化单体50vol％hdda、25vol％acmo(丙烯酰吗啉)和25vol％tmp3eota(乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)配置成uv光固化预混液，搅拌均匀；
44.3)在2)中uv光固化预混液中加入占预混液4wt％的byk163分散剂搅拌均匀，随后加入1)中过筛后的陶瓷粉体，继续400rpm搅拌均匀60min获得陶瓷浆料；
45.4)将3)中陶瓷浆料转移至球磨罐中，进行300rpm行星球磨15h以获得均一分散的陶瓷浆料，球磨子和陶瓷浆料质量比为1.5比1；
46.5)将4)中的陶瓷浆料进行真空除泡50min并最终获得高附着性能的陶瓷浆料。
47.图3为本实施例制备的高附着性能的陶瓷浆料在dlp光固化3d打印机打印平台基板上附着性能测试图，从图中可以看出附着性能达到最高等级5b。
48.以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，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和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。