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一种3D打印用的陶瓷树脂及其制备方法和用途

阅读：123发布：2024-02-10

专利汇可以提供一种3D打印用的陶瓷树脂及其制备方法和用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种3D打印材料，尤其是一种3D打印用的陶瓷树脂，由以下物质按质量份数制成：纳米陶瓷填料50-60份，光固化树脂40-50份。所述纳米陶瓷填料由以下物质按质量份数制成：拓扑碳纳米结构填料3-6份；微米级粉料94-97份，所述微米级粉料由以下物质按质量份数制成：二氧化硅 10-90份，氧化铝含量10-90份。本发明提供的一种3D打印用的陶瓷树脂能够有效提高陶瓷壳膜材料的力学性能，从而降低壳膜的破损率，提高铸造制品的成品率。，下面是一种3D打印用的陶瓷树脂及其制备方法和用途专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种3D打印用的陶瓷树脂，其特征在于，由以下物质按质量份数制成：
纳米陶瓷填料50-60份，光固化树脂40-50份。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印用的陶瓷树脂，其特征在于，
所述纳米陶瓷填料由以下物质按质量份数制成：
拓扑碳纳米结构填料3-6份；
微米级粉料94-97份，所述微米级粉料由以下物质按质量份数制成：
二氧化硅10-90份；
氧化铝含量10-90份。
3.根据权利要求2所述的一种3D打印用的陶瓷树脂，其特征在于，
所述拓扑碳纳米结构填料为具有拓扑碳纳米结构的纳米二氧化硅粉。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印用的陶瓷树脂，其特征在于，
所述光固化树脂由以下物质按质量份数制成：
环氧丙烯酸树脂50-60份；
活性稀释剂tmpta25-35份；
光引发剂3-6份；
惰性稀释剂乙酸丁酯1-22份。
5.根据权利要求4所述的一种3D打印用的陶瓷树脂，其特征在于，
所述光引发剂为1-羟基环己基苯甲酮。
6.一种3D打印用的陶瓷树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备纳米陶瓷填料；
制备光固化树脂；
将纳米陶瓷填料与光固化树脂混合，混合后在高速砂磨机上砂磨分散30-60min。
7.根据权利要求6所述的一种3D打印用的陶瓷树脂的制备方法，其特征在于，所述制备纳米陶瓷填料包括以下步骤：
将纳米二氧化硅粉去除水分和油；
将纳米二氧化硅粉放置到磁控溅射机内溅射，溅射时间为15-30min，靶材为钼铜合金靶材；
溅射后的样品放入CVD炉内进行化学气象沉积，温度为600-800℃，时间为15-30min，得到具有拓扑碳纳米结构填料；
将拓扑碳纳米结构填料与微米级粉料球磨复配，球磨时间为60-120min。
8.根据权利要求7所述的一种3D打印用的陶瓷树脂的制备方法，其特征在于，将纳米二氧化硅粉在400-500℃下煅烧30-60min去除水分和油。
9.一种3D打印用的陶瓷树脂的用途，其特征在于，由权利要求1-5中任一项所述的一种
3D打印用的陶瓷树脂制成，用于3D打印。

说明书全文

一种3D打印用的陶瓷树脂及其制备方法和用途

技术领域

[0001] 本发明涉及一种3D打印材料，尤其是一种3D打印用的陶瓷树脂及其制备方法和用途。

背景技术

[0002] 陶瓷3D打印技术在陶瓷材料的应用领域中越来越广泛，特别是近些年发展起来的具有高精度的光固化增材制造技术为高性能陶瓷3D打印在工业中的应用提供了可能。光固化陶瓷增材制造技术具有高精度、高密度、高强度以及对陶瓷材料兼容性要求低等特点，在陶瓷领域的各项研究与应用也日益增多，如生物陶瓷、航空航天用结构陶瓷以及电子陶瓷等。在铸造领域的研究和应用以美国佐治亚理工和密歇根大学共同研发的LAMP技术(大面积无掩膜光固化陶瓷打印技术)为首，率先开发出用于航空发动机空心涡轮叶片的3D打印陶瓷铸型，包括专用设备、适配材料及工艺解决方案，最终在美国军方建立小型生产示范线用于军方的发动机空心叶片的铸造生产；

[0003] 目前所使用的陶瓷树脂材料的成分为光敏树脂及二氧化硅，氧化铝及氧化锆等陶瓷粉体材料，采用3D打印成型后对制品进行煅烧，去除了其中的有机组分后，制品的致密度会下降，从而会造成铸造过程中出现壳膜破裂现象，影响了铸造制品的成品率。

发明内容

[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种引入拓扑碳的新型纳米材料，将其作为壳膜材料的骨架，陶瓷材料作为基体，形成具有拓扑骨架结构的铸造壳膜材料，从而大大增强了壳膜制品的强度，进而降低了该制品的铸造破损率，提高了铸造成品率的一种3D打印用的陶瓷树脂，具体技术方案为：

[0005] 一种3D打印用的陶瓷树脂，由以下物质按质量份数制成：纳米陶瓷填料50-60份，光固化树脂40-50份。

[0006] 优选的，所述纳米陶瓷填料由以下物质按质量份数制成：拓扑碳纳米结构填料3-6份；微米级粉料94-97份，所述微米级粉料由以下物质按质量份数制成：二氧化硅10-90份，氧化铝含量10-90份。

[0007] 优选的，所述拓扑碳纳米结构填料为具有拓扑碳纳米结构的纳米二氧化硅粉。

[0008] 优选的，所述光固化树脂由以下物质按质量份数制成：环氧丙烯酸树脂50-60；活性稀释剂tmpta25-35份；光引发剂3-6份；惰性稀释剂乙酸丁酯1-22份。

[0009] 优选的，所述光引发剂为1-羟基环己基苯甲酮。

[0010] 本发明的另一个目的在于提供一种3D打印用的陶瓷树脂的制备方法，包括以下步骤：

[0011] 制备纳米陶瓷填料；

[0012] 制备光固化树脂；

[0013] 将纳米陶瓷填料与光固化树脂混合，混合后在高速砂磨机上砂磨分散30-60min。

[0014] 优选的，所述制备纳米陶瓷填料包括以下步骤：

[0015] 将纳米二氧化硅粉去除水分和油；

[0016] 将纳米二氧化硅粉放置到磁控溅射机内溅射，溅射时间为15-30min，靶材为钼铜合金靶材；

[0017] 溅射后的样品放入CVD炉内进行化学气象沉积，温度为600-800℃，时间为15-30min，得到具有拓扑碳纳米结构填料；

[0018] 将拓扑碳纳米结构填料与微米级粉料球磨复配，球磨时间为60-120min。

[0019] 优选的，将纳米二氧化硅粉在400-500℃下煅烧30-60min去除水分和油。

[0020] 本发明的另一个目的在于提供一种3D打印用的陶瓷树脂的用途，由一种3D打印用的陶瓷树脂制成，用于3D打印。

[0021] 与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

[0022] 本发明提供的一种3D打印用的陶瓷树脂能够有效提高陶瓷壳膜材料的力学性能，从而降低壳膜的破损率，提高铸造制品的成品率。本发明提供的一种3D打印用的陶瓷树脂制备方法工序简单、制得的材料性能稳定。

具体实施方式

[0023] 现结合实施例对本发明作进一步说明。

[0024] 实施例一

[0025] 取50g的纳米二氧化硅粉，在400℃煅烧60min去除表面的水分和油。将煅烧后的粉体放入磁控溅射机内溅射，靶材为钼铜合金靶材。溅射时间为15min。然后将溅射后的样品放入CVD炉内进行化学气相沉积，使其形成具有拓扑碳纳米结构，温度为600℃，时间为30min。将形成的拓扑碳纳米结构填料与微米级的氧化铝及二氧化硅填料进行球磨复配，球磨时间为60min。

[0026] 按质量份数，拓扑碳纳米结构填料3份，微米级的二氧化硅和氧化铝混合粉体97份，其中二氧化硅占比为10％。

[0027] 用烧杯进行光固化树脂的配置。按质量份数，环氧丙烯酸树脂50份，活性稀释剂tmpta25份，光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮3份，惰性稀释剂乙酸丁酯22份，在常温下混合均匀后形成光固化树脂。

[0028] 按质量份数，将50份纳米陶瓷填料和50份光固化树脂混合，并用高速砂磨机砂磨分散30min。

[0029] 将一种3D打印用的陶瓷树脂采用3D 打印机打印成型后煅烧，对煅烧后的壳膜材料进行力学性能测试，其断裂强度为52Mpa，断裂伸长率为2.3％。

[0030] 实施例二

[0031] 取50g的纳米二氧化硅粉，在500℃煅烧45min去除表面的水分和油。将煅烧后的粉体放入磁控溅射机内溅射，靶材为钼铜合金靶材。溅射时间为25min。然后将溅射后的样品放入CVD炉内进行化学气相沉积，使其形成具有拓扑碳纳米结构，温度为700℃，时间为45min。将形成的拓扑碳纳米结构填料与微米级的氧化铝和二氧化硅填料进行球磨复配，球磨时间为90min。

[0032] 按质量份数，拓扑碳纳米结构填料4份，微米级的二氧化硅和氧化铝混合粉体96份，其中二氧化硅占比为60％。

[0033] 用烧杯进行光固化树脂的配置。按质量份数，环氧丙烯酸树脂质量55份，活性稀释剂tmpta30份，光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮3份，惰性稀释剂乙酸丁酯17份，在常温下混合均匀后形成光固化树脂。

[0034] 按质量份数，将50份纳米陶瓷填料和光固化树脂50份混合，并用高速砂磨机砂磨分散30min。

[0035] 用烧杯进行光固化树脂的配置。按质量份数，环氧丙烯酸树脂55份，活性稀释剂tmpta30份，光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮4份，惰性稀释剂乙酸丁酯11份，在其在常温下混合均匀后形成光固化树脂。

[0036] 按质量份数，将55份纳米陶瓷填料和45份光固化树脂混合，并用高速砂磨机砂磨分散45min。

[0037] 将一种3D打印用的陶瓷树脂采用3D打印机打印成型后煅烧，对煅烧后的壳膜材料进行力学性能测试，其断裂强度为56Mpa，断裂伸长率为2.6％。

[0038] 实施例三

[0039] 取50g的纳米二氧化硅粉，在600℃煅烧30min去除表面的水分和油。将煅烧后的粉体放入磁控溅射机内溅射，靶材为钼铜合金靶材。溅射时间为30min。然后将溅射后的样品放入CVD炉内进行化学气相沉积，使其形成具有拓扑碳纳米结构，温度为800℃，时间为60min。将形成的拓扑碳纳米结构填料与微米级的氧化铝和二氧化硅填料进行球磨复配，球磨时间为120min。

[0040] 按质量份数，拓扑碳纳米结构填料6份，微米级的二氧化硅和氧化铝混合粉体94份，其中二氧化硅占比为90％。

[0041] 用烧杯进行光固化树脂的配置。按质量份数，环氧丙烯酸树脂质量60份，活性稀释剂tmpta35份，光引发剂1-羟基环己基苯基甲酮3份，惰性稀释剂乙酸丁酯2份，在常温下混合均匀后形成光固化树脂。

[0042] 按质量份数，将60份纳米陶瓷填料和光固化树脂40份混合，并用高速砂磨机砂磨分散60min。

[0043] 将该陶瓷树脂采用3d打印机打印成型后煅烧，对煅烧后的壳膜材料进行力学性能测试，其断裂强度为59Mpa，断裂伸长率为2.6％。

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