[发明专利]一种3D打印用陶瓷浆料的制备方法

说明书

本发明属于3D打印成型技术领域，公开了一种3D打印用陶瓷浆料的制备方法，即首先制备以水为溶剂的陶瓷粉体浆料，然后再在该浆料中添加一种或多种乳化剂，添加一种或多种弱絮凝剂，球磨，静置后，在通入气体的条件下高速剪切乳化，获得乳化的陶瓷粉体浆料，最后采用该浆料3D打印成型。本发明操作简单易控，适用范围广，可适用于多种材料体系和多种3D打印成型方法，如直写成型技术DIW，或立体光固化成型技术SLA等。

技术领域

本发明属于3D打印成型技术领域，具体涉及一种3D打印用陶瓷浆料的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷因其独特的结构（高比表面积、高孔隙率）和优良的性能（强度高、耐磨损、耐高温），广泛应用于能源、化工、生物等领域。多孔陶瓷的制备方法较多，而不同的制备工艺也就导致不同的孔隙性质。根据成孔方式的不同，制备方法可分为以下四类，即：颗粒堆积烧结法、模板法、添加造孔剂法和发泡成形法。颗粒堆积烧结法是是利用陶瓷颗粒自身的烧结性能，在不同的陶瓷颗粒间形成烧结颈，从而使得颗粒堆积体形成多孔陶瓷。模板法是将陶瓷浆料或前驱物注入具有多孔结构的模板材料，随后通过一系列的处理便可得到与模板材料结构相似的多孔陶瓷。添加造孔剂法将造孔剂加入陶瓷粉末或前驱体中，再通过后续的工艺将造孔剂除去，形成孔隙，最后再加热烧结形成多孔陶瓷。发泡成形法是将气体或者可以通过后续处理产生气体的物质加入陶瓷坯体或前驱体，然后再经过烧结得到多孔陶瓷。经过多年的发展，某些方法制备的多孔陶瓷已经能够满足基本的应用需求。例如，以有机泡沫为模板的方法工艺简单、操作方便、制备成本低，已成为制备多孔陶瓷应用最广泛的技术之一。但是在生物工程、高温膜反应器和电解液隔板等领域，常规的多孔陶瓷制备方法已经难以满足要求。主要原因在于，这些应用对多孔陶瓷的形状提出了特殊的要求，而常规方法制备的多孔材料形状单一，且很难在不破坏孔结构的条件下进行加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印用陶瓷浆料的制备方法，以克服现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种3D打印用陶瓷浆料的制备方法， 其包括如下步骤：

（1）将一定比例的去离子水、陶瓷粉体和分散剂进行球磨混合，制得一定固含量的陶瓷粉体浆料，其中，固含量为0.01 vol.%~60 vol.%；分散剂加入量为0.01 wt.% ~ 20 wt.%；

（2）将乳化剂和弱絮凝剂先后加入陶瓷粉体浆料中，球磨0.5~48h，静置0.1~1000h，然后在通入气体的条件下高速搅拌将气体卷入浆料，同时使浆料高速剪切乳化，得到乳化的陶瓷粉体浆料，其中，乳化剂加入量为0.01 wt.%~50 wt.%，弱絮凝剂加入量为0.0001 wt.%~1wt.%，通入气体速度为5~22mL/min，搅拌速度为500 rad/min-10000 rad/min，球磨速度为8~15 rad/min，剪切速度为1000 ~4000rad/min；

（3）通过逐层叠加的方式，将乳化后陶瓷粉体浆料采用直写成型，并干燥、烧结；或

通过逐层叠加的方式，将乳化后陶瓷粉体浆料采用立体光固化方法进行3D打印成型，并干燥、烧结，其中，所述乳化后陶瓷粉体浆料为在步骤（2）中添加光敏单体和光引发剂制得的乳化的陶瓷粉体浆料。

进一步地，所述步骤（1）中的所述粉体为氧化铝粉体、SiC粉体、ZrO2粉体中一种。

进一步地，所述步骤（1）中的分散剂为阴离子型分散剂、阳离子型分散剂中一种。

进一步地，所述步骤（1）中还包括烧结助剂MgO、烧结助剂Y2O3、烧结助剂La2O3中一种或多种。