[发明专利]一种3D打印用氮化硅陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种3D打印用氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述的3D打印用氮化硅陶瓷材料由以下质量份数物质构成：高分子聚合物5.2%—35%、石墨烯纤维1.1%—6.5%、尼龙纤维1.1%—6.5%、合金粉2%—15%、抗氧化剂0.2%—0.8%、氮化硼纳米片10%—25%、偶联剂1.5%—4.5%、玻璃纤维1.1%—6.5%、粘接剂0.05%—0.2%，膨润土1.1%—6.5%、余量为氮化硅陶瓷粉；其制备方法包括原料预处理、混料、初步造粒及烧结成型等四步。本发明一方面生产原料获取容易，成本低廉，原料污染性低，生产工艺简单易行，加工效率高，运行能耗相对较低，另一方面在具备良好的热塑成型能力和机械结构强度、结构韧性的同时，同时还具有良好的抗磨损能力和和自润滑性能。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用氮化硅陶瓷材料及其制备方法，属3D打印技术领域。

背景技术

目前3D打印技术在模具、零件等众多的加工领域中均得到广泛的应用，但在实际使用中发现，当前虽然各类的3D打印设备种类众多、加工成型工件结构精度、加工效率就较高，且加工作业运行能耗相对较低，可有效满足多种零部件工件等加工作业的需要，但在当前可有效与3D打印设备配套使用的打印材料相对较少，且打印材料的自身结构性能相对较差，耐磨性和自润滑性均相对交差，不能有效满足不同工件实际使用的需要，从而严重限制了3D打印技术的推广和应用，因此针对这一现状，迫切需要开发一种可有效满足3D打印作业需要的高分子材料，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种3D打印用氮化硅陶瓷材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种3D打印用氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述的3D打印用氮化硅陶瓷材料由以下质量份数物质构成：高分子聚合物5.2%—35%、石墨烯纤维1.1%—6.5%、尼龙纤维1.1%—6.5%、合金粉2%—15%、抗氧化剂0.2%—0.8%、氮化硼纳米片10%—25%、偶联剂1.5%—4.5%、玻璃纤维1.1%—6.5%、粘接剂0.05%—0.2%，膨润土1.1%—6.5%、余量为氮化硅陶瓷粉。

进一步的，所述的合金粉、膨润土及氮化硅陶瓷粉均为50—600目的粉末结构，所述的高分子聚合物为直径0.5—3.5毫米。

进一步的，所述的高分子聚合物为聚乳酸、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、聚己内酯中的任意一种。

进一步的，所述的合金粉为锰合金、钨合金、铜合金、铝镁合金及锌合金中的任意一种。

进一步的，所述的抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂626中的任意一种。

进一步的，偶联剂为硅烷偶联剂，种类为KH-590、KH-570、KH-560和KH-550中的任意一种。

进一步的，所述的粘接剂为热固性弹性体及热塑性弹性体中的任意一种。

一种3D打印用氮化硅陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

第一步，原料预处理，先将高分子聚合物、氮化硼纳米片、氮化硅陶瓷粉同时添加到总量1.5—3倍的去离子水中，并在25℃—50℃恒温环境下，以80—300r/min匀速单向搅拌10—15分钟，然后对混合物进行干燥，并在干燥后的混合物含水量低于5%，然后对混合物破碎得到300目以上粉状混合物备用；

第二步，混料，将石墨烯纤维、尼龙纤维、合金粉、抗氧化剂、粘接剂、偶联剂、膨润土、玻璃纤维和第一步制备的粉状混合物一同添加到搅拌设备中，在20℃—60℃恒温环境下搅拌均匀，并在完成搅拌后保温静置10—20分钟；