[发明专利]用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用

说明书

本发明属于陶瓷材料相关技术领域，其公开了一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用，所述方法包括以下步骤：(1)将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液，再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中，并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中；(2)将光引发剂加入步骤(1)所得到的混合物中，并采用紫外光进行照射，所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应，以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体，所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体，进而得到所述陶瓷材料。本发明绿色环保、成本低廉、普适性强、流程简单、制备周期短，可有效解决氮化硅、二氧化钛等陶瓷零件的光固化制造难题。

技术领域

本发明属于陶瓷材料相关技术领域，更具体地，涉及一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用。

背景技术

先进结构陶瓷零件以其高强度、高硬度、耐磨损、抗腐蚀以及低热导等独特的优异性能，被广泛应用于国防、能源、航空航天、机械、石化、冶金、电子等领域。目前，传统制造方法都是将陶瓷粉体或者料浆通过模具成形，再经过烧结等后处理配合机加工得到所需的陶瓷零件，这种模具成形工艺就使得零件加工成本较高，难以制备结构复杂的零件，严重限制了先进陶瓷的应用与发展。

增材制造方法无需模具直接成形所需形状的零件，能够制备具有复杂结构的陶瓷零件，拓宽了陶瓷零件的使用领域。其中，光固化成形方法较其他方法制备精度更高、更易制备致密陶瓷零件。但有些陶瓷粉体(如氮化硅、二氧化钛等)因为本身的物理性能如对紫外光吸收率高、散射强、与光敏树脂折射率差值大等，导致陶瓷浆料的单层固化厚度低，很难用光固化成形方法成形。通过氧化非氧化物陶瓷粉体在陶瓷粉体表面生成对应的氧化物，可以明显提高陶瓷浆料单层固化厚度，但对最终成形陶瓷的性能有影响，且包覆层层厚难以控制，通过偶联剂、表面活性剂等在陶瓷粉体表面的吸附或者化学反应对陶瓷粉体表面进行包覆或者使用其他有机化的方法，对陶瓷粉体的紫外吸收、折射率影响较小，陶瓷浆料单层固化厚度仍然较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料及其乳液包覆制备方法、应用，其采用光敏树脂包覆来改变陶瓷粉体的表面特性，在陶瓷粉体表面包覆光敏树脂，绿色环保，成本低廉，普适性强，流程简单，制备周期短，可以有效解决氮化硅、二氧化钛等陶瓷零件的光固化制造难题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于光固化成形的陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将光敏树脂、乳化剂和去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液，再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中，并使所述陶瓷粉体均匀分散于所述包覆前驱物乳浊液中；

(2)将光引发剂加入步骤(1)所得到的混合物中，并采用紫外光进行照射，所述光敏树脂在所述紫外光的照射下发生交联反应，以在所述陶瓷粉体的表面形成凝胶体，所述凝胶体均匀包覆所述陶瓷粉体，进而得到所述陶瓷材料。

进一步地，生成凝胶体后进行干燥及过筛以得到所述陶瓷材料，采用的干燥温度为40℃-70℃，干燥时间为0.5-2h。

进一步地，步骤(1)中，采用混合搅拌法将光敏树脂、乳化剂及去离子水混合成完全分散的包覆前驱物乳浊液，再将陶瓷粉体加入所述包覆前驱物乳浊液中后继续搅拌。

进一步地，所述混合搅拌法包括磁力搅拌与机械搅拌中的一种或者两种；其中，所述磁力搅拌采用的转速为500-3000rpm；所述机械搅拌采用的转速为300-2000rpm。

进一步地，所述光敏树脂包括甲基丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯及乙氧化双酚二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；所述包覆前驱物乳浊液中光敏树脂的浓度为1-10g/L。

进一步地，所述乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯及脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种，且所述包覆前驱物乳浊液中乳化剂的浓度为0.01-2.00g/L。