[发明专利]一种高强度3D陶瓷打印组合物

说明书

本发明属于陶瓷打印技术领域，涉及一种高强度3D陶瓷打印组合物。该种高强度3D陶瓷打印组合物，包括以下重量份数的组分：纳米氧化锆粉体80‑100份、纳米氧化铝粉体20‑50份、纳米碳化硅20‑50份、纳米氮化硅20‑50份、碳纳米管2.0‑10.0份、热固树脂10‑50份、光引发剂0.1‑0.5份、分散剂0.1‑5.0份、补强剂1.0‑5.0份、增塑剂0.1‑2.0份；所述纳米氧化锆粉体粒径为100nm—500nm，所述纳米氧化铝粉体粒径为100nm—500nm，所述纳米碳化硅粒径为50nm—200nm，所述纳米氮化硅粒径为50nm—200nm，所述碳纳米管粒径为50nm—200nm，长度为10μm—200μm。该种高强度3D陶瓷打印组合物在光照下成型速度快、稳定性能好，其剪切性能高，3D打印机挤出速率快，确保产品质量前提下提高工作效率，且采用多中组分制成的陶瓷，耐磨耐高温，普适性能好。

技术领域

本发明属于陶瓷打印技术领域，具体涉及一种高强度3D陶瓷打印组合物。

背景技术

3D打印技术，是根据3D打印模型，通过3D打印设备逐层增加材料来制造三维产品的技术，这种逐层堆积成型技术又称作增材制造。

3D打印材料主要包括塑料、金属、树脂、橡胶、陶瓷等，其中陶瓷材料具有高硬度、耐高温、低密度和化学稳定性好等优点，但由于陶瓷材料硬而脆，在其3D成型过程中，需要依靠粘结剂粘接成型；但粘接剂过多，会影响打印组合物的黏度和流动性，组合物的挤出不畅、打印机的刮刀不能将组合物匀开整平，影响打印陶瓷制品的均匀度和强度，影响生产速率和生产质量；现有技术中的粘合剂还存在烘干速率慢、粘结性能硬度低的缺陷，挤出的打印组合物不能迅速成型，容易出现坍塌的情况，需要不停的调整，影响工作效率。

现有技术的陶瓷包括氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等，但氧化锆陶瓷耐磨性能差，使用寿命低；碳化硅硬度高，脆性大，对使用环境要求高；氮化硅陶瓷对于温度的不具有普适性，易老化变脆，影响陶瓷制品的使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本发明提供一种高强度3D陶瓷打印组合物，陶瓷组合物在光照下成型速度快、稳定性能好，其剪切性能高，3D打印机挤出速率快，确保产品质量前提下提高工作效率，且采用多中组分制成的陶瓷，耐磨耐高温，普适性能好。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：一种高强度3D陶瓷打印组合物，包括以下重量份数的组分：纳米氧化锆粉体80-100份、纳米氧化铝粉体20-50份、纳米碳化硅20-50份、纳米氮化硅20-50份、碳纳米管2.0-10.0份、热固树脂10-50份、光引发剂0.1-0.5份、分散剂0.1-5.0份、补强剂1.0-5.0份、增塑剂0.1-2.0份；

所述纳米氧化锆粉体粒径为100nm—500nm，所述纳米氧化铝粉体粒径为100nm—500nm，所述纳米碳化硅粒径为50nm—200nm，所述纳米氮化硅粒径为50nm—200nm，所述碳纳米管粒径为50nm—200nm，长度为10μm—200μm。

该种陶瓷打印组合物采用的粉体均为纳米级，在逐层打印时打印层厚小，粉体分散均匀，成型精度高，打印出的组合物致密度高；引入的氧化锆粉体、氧化铝粉体为打印组合物的主体材料，并通过碳化硅、氮化硅进行润滑，既能增加陶瓷的耐磨性和耐高温性能，又能促进粉体之间的分散；引入碳纳米管，既可以增加打印时打印组合物与基体的接触面积，进一步减少打印层厚，提高成型精度，又能够在基体沿碳纳米管扩展时，由碳纳米管施加到基体裂纹上的闭合力可以一直其进一步生长，在碳纳米管拔出时需要克服界面结合力，提高陶瓷的断裂韧性，剪切性能高；引入光引发剂，促进该打印组合物打印时的成型速率，确保产品质量前提下工作效率高；引入补强剂能提高陶瓷的力学强度，受力强度高；引入增塑剂，可以有效提高陶瓷韧性，打印成型过程中不会产生裂纹或断裂，提高陶瓷质量。

进一步的，所述热固树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂的一种或多种。