[发明专利]基于3D打印的文物复制用复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印的文物复制用复合材料及其制备方法，所述复合材料包括以下重量份原料：氧化铝25‑30、氧化锆22‑26、六方氮化硼8‑12、环氧丙烯酸酯12‑16、玻璃纤维3‑5、纳米蒙脱石4‑6、纳米二氧化钛2‑3、水性有机硅树脂0.6‑0.8、无水乙醇2‑4、分散剂0.1‑0.5、光引发剂0.4‑0.6、硅烷偶联剂1‑2。本发明基于3D打印的文物复制用复合材料结构致密，耐候性和抗裂纹性能优异，具有良好的自洁和灭菌能力；烧结过程时间短且不需要添加烧结助剂，降低材料成本。

技术领域

本发明涉及文物3D打印技术领域，尤其涉及一种基于3D打印的文物复制用复合材料及其制备方法。

背景技术

文物作为祖先留下的智慧结晶，其本身蕴含着巨大的历史与文化价值。其中陶瓷文物在中国5000年的灿烂文化中占有很重要的地位。但是由于历史、自然或人为原因目前许多珍贵的文化遗产都面临着被破坏的危险，文物复制是对文物的一种有效保护，研究陶瓷文物复制方法及复制材料具有重要的现实意义和应用价值。

增材制造技术，又称3D打印，出现在上世纪末，是一种基于离散及堆积成型思想的新型制造技术。该技术突破了传统制造技术的复杂度极限，解耦了复杂度、小批量定制化与成本的关系，被称为“第三次工业革命”的重要工具。3D打印机的原理是先将打印件的三维数字模型进行分层处理，生成打印每一层所需的“扫描”路径，然后通过激光选择性熔化粉末材料、电热喷头熔融挤出线材、紫外光投射打印图像等方法逐层“堆积”成型，随后打印平台下降一个层厚的高度，有的3D打印方法还需要进行铺粉一类的工序在已成型表面之上新置一层未经处理的材料，接着循环往复的进行逐层“堆积”成型的过程，最后即可将三维数字模型打印为立体实物。

3D打印技术应用于陶瓷文物复制主要受限于复制材料。现在的陶瓷文物复制材料可应用于3D打印的还比较少，无法满足陶瓷文物复制的需求。基于此，如何设计一种基于3D打印的文物复制用复合材料及其制备方法是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于3D打印的文物复制用复合材料及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种基于3D打印的文物复制用复合材料，包括以下重量份原料：氧化铝25-30、氧化锆22-26、六方氮化硼8-12、环氧丙烯酸酯12-16、玻璃纤维3-5、纳米蒙脱石4-6、纳米二氧化钛2-3、水性有机硅树脂0.6-0.8、无水乙醇2-4、分散剂0.1-0.5、光引发剂0.4-0.6、硅烷偶联剂1-2。

优选的，所述六方氮化硼为纳米六方氮化硼。

优选的，所述分散剂为聚酰胺、聚丙氧基铵盐、季铵醋酸盐及磷酸酯中的一种或多种。

优选的，所述光引发剂为安息香二甲醚、2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦及二苯甲酮中的一种或多种。

一种基于3D打印的文物复制用复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a将氧化铝和六方氮化硼混合，加入无水乙醇，球磨8-10h，在60-70℃下真空干燥，过250目筛，然后置于真空气压炉中，在850-1050℃下热处理1-2h；

b将步骤a中热处理后的原料加入到SPS模具中，在1500-1700℃、轴向压力30MPa下烧结10min，然后随炉冷却；

c将环氧丙烯酸酯、水性有机硅树脂以及分散剂混合，在常温下搅拌20-30min，搅拌速度为350-450r/min；

d将步骤b和步骤c所得原料混合，加入氧化锆、玻璃纤维、纳米蒙脱石、纳米二氧化钛，在45-55℃下球磨4-6h，然后加入分散剂、光引发剂、硅烷偶联剂，继续球磨3-5h即得。