[发明专利]基于光固化3D打印成型的闭气孔陶瓷浮力材料及制备方法

说明书

本发明是关于一种基于光固化3D打印成型的闭气孔陶瓷浮力材料及制备方法。基于光固化3D打印成型的闭气孔陶瓷浮力材料的制备方法，包括如下步骤：采用光固化3D打印机对光固化3D打印浆料进行光固化成型，得到光固化成型素坯；对光固化成型素坯进行脱脂、烧结处理，得到多孔陶瓷材料；在多孔陶瓷材料的表面涂覆紫外线固化强化剂，得到表面涂覆有紫外线固化强化剂的多孔陶瓷材料；其中，紫外线固化强化剂包括光固化3D打印浆料、改性剂及强化剂；对表面涂覆有紫外线固化强化剂的多孔陶瓷材料进行紫外线固化处理，以在多孔陶瓷材料的表面形成光固化复合涂层，得到闭气孔陶瓷浮力材料。本发明主要用于制备一种孔隙率高、强度优异的浮力材料。

技术领域

本发明涉及一种浮力材料技术领域，特别是涉及一种基于光固化3D打印成型的闭气孔陶瓷浮力材料及其制备方法。

背景技术

随着海洋开发技术的发展，人们对海洋蕴含能量的开发越来越多、越来越深入，且潜入海底的深度越来越深。浮力材料是深潜探测器不可或缺的关键材料，浮力材料的发展直接决定了海洋探测的深度，是进一步挖掘海洋能量至关重要的材料之一。

现阶段深海探测器普遍采用的是复合泡沫塑料浮力材料；其中，该材料是通过环氧树脂将空玻璃微珠固化得到的。该复合泡沫塑料浮力材料可用于5000米以内的深海探测器。据报道，我国更深海域的深海探测器浮力材料均依靠进口，深海探测器浮力材料极大的限制了国内海洋开发的进展。

对于现有的轻质中空微珠填充树脂的方法制备的浮力材料，想要降低其密度，只能增加更多不同尺寸的空心微珠；但是多年的不断优化，该方法已经接近极限，进一步开发强度更好、孔隙率更高的浮力材料陷入了瓶颈。因此，亟需研发一种全新的浮力材料及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于光固化3D打印成型的闭气孔陶瓷浮力材料及制备方法，主要目的在于制备一种孔隙率高、强度优异的浮力材料。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种基于光固化3D打印成型的闭气孔陶瓷浮力材料的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：

制备光固化成型素坯步骤：采用光固化3D打印机对光固化3D打印浆料进行光固化成型，得到光固化成型素坯；

脱脂、烧结处理步骤：对所述光固化成型素坯进行脱脂、烧结处理，得到多孔陶瓷材料；

涂覆步骤：在所述多孔陶瓷材料的表面涂覆紫外线固化强化剂，得到表面涂覆有紫外线固化强化剂的多孔陶瓷材料；其中，所述紫外线固化强化剂包括光固化3D打印浆料、改性剂及强化剂；

紫外线固化处理步骤：对所述表面涂覆有紫外线固化强化剂的多孔陶瓷材料进行紫外线固化处理，以在所述多孔陶瓷材料的表面形成光固化复合涂层，得到闭气孔陶瓷浮力材料。

优选的，所述改性剂为聚乙二醇、乙二醇、甘露醇、硬脂酸、脂肪族叔胺、乙醇胺类叔胺、叔胺型苯甲酸酯中的一种或几种。优选的，所述强化剂为SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、CaO、MgO中的一种或几种。优选的，所述紫外线固化强化剂的粘度为1000-3000MPa·s、固含量为8-20％。优选的，在所述紫外线固化强化剂中：所述3D打印浆料、改性剂、强化剂的质量比为9：(0.1-0.3)：(0.7-0.9)。优选的，所述紫外线固化强化剂是由光固化3D打印浆料、改性剂及强化剂组成。