[发明专利]一种光敏性颗粒稳定乳液及薄壁空心球的制备方法

说明书

本发明公开了属于多孔陶瓷材料技术领域的一种光敏性颗粒稳定乳液及薄壁空心球的制备方法。该光敏性颗粒稳定乳液通过将油相和含有陶瓷粉体的水相浆料混合、乳化得到，其中水相、油相中至少有一相含有光敏材料，并加入相应的光引发剂；通过稀释光敏性乳液、施加外部光场引发光敏低聚物分子聚合反应得到固化的陶瓷颗粒组装空心球，经分离、烧结即得到薄壁空心球；制备得到的光敏性乳液能够应用于光固化3D打印，制得的空心球结构可控、应用广泛；本发明提供的制备方法具有简单高效、成本低廉的优点，易于工业化推广。

技术领域

本发明属于多孔陶瓷材料技术领域，特别涉及一种光敏性颗粒稳定乳液及薄壁空心球的制备方法。

背景技术

形状复杂、结构精细的具有多级孔结构的泡沫陶瓷的研究对国民经济及国防等领域的发展起着重要的促进作用。有研究利用直写成型技术打印颗粒稳定泡沫/乳液陶瓷，结果证实利用 3D 打印制备的多级孔陶瓷材料具有更好的综合性能，特别是优异的力学性能。然而，直写成型技术目前只能制备形状相对简单和具有特定宏观框架结构形状的陶瓷产品，尚无法满足形状复杂和结构精细的多级孔陶瓷材料的制备，具有一定的局限性。

另一方面，空心微珠作为一类同属多孔陶瓷材料范畴的空心粉体材料在药物缓释、石油开采、燃料电池、保温隔热等领域扮演了越来越重要的角色。目前现有技术中，陶瓷空心微珠的制备方法主要有喷雾干燥法、牺牲模板法、溶胶凝胶法、熔融法等，但是这些方法均存在制备参数受限、生产成本高昂、难以大批量生产等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光敏性颗粒稳定乳液及薄壁空心球的制备方法，具体技术方案如下：

一种光敏性颗粒稳定乳液的制备方法为将油相和含有陶瓷粉体的水相浆料混合、乳化得到，具体包括以下两种方式；

（1）水相浆料中含有水溶性光敏物质和光引发剂Ⅰ，油相为辛烷；

（2）水相浆料中含有或不含有水溶性光敏物质和光引发剂Ⅰ，油相为光敏树脂和光引发剂Ⅱ的混合物；

所述陶瓷粉体为氧化铝、氧化锆、铝溶胶或锆溶胶；

水溶性光敏物质为丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺混合水溶液，光引发剂Ⅰ为1173D光引发剂；

光敏树脂为含有丙烯酸酯基团的光敏树脂，光引发剂Ⅱ为819引发剂。

所述光敏树脂为聚氨酯丙烯酸酯低聚物、季戊四醇四丙烯酸酯低聚物、己二醇二丙烯酸酯低聚物中的一种或多种。

所述含有陶瓷粉体的水相浆料为：在固相含量为20~60wt%的水基陶瓷浆料，加入两亲分子调节其PH为4.2~5.3。

所述陶瓷粉体粒径为0.02~3μm；两亲分子为C2~C6羧酸包括丁酸、戊酸或己酸，加入量为水基陶瓷浆料质量的0.2%~1.0wt%。

含有水溶性光敏物质和光引发剂Ⅰ的水相浆料中，丙烯酰胺含量为水相浆料总质量的10~30wt%，亚甲基双丙烯酰胺、1173D光引发剂的含量均为丙烯酰胺含量的5~8wt%。

含有光敏树脂和光引发剂Ⅱ的油相中，819光引发剂的含量为光敏树脂质量的1~3wt%。

油相和含有陶瓷粉体的水相浆料混合时，水基浆料加入量为混合后溶液总体积的26~74vol%，乳化时所用乳化设备为机械搅拌机或均质机，转速为800~1500rmp。

通过调控两亲分子含量、水相油相混合比例，可以得到油包水或水包油型光敏性颗粒稳定乳液，具体为：提高戊酸含量并且减少水相在体系中的含量可以得到油包水型光敏性颗粒稳定乳液；反之得到水包油型光敏性颗粒稳定乳液。

基于所述制备方法制备得到的光敏性颗粒稳定乳液进行的薄壁空心球的制备方法包括以下步骤：