[发明专利]一种3D打印用水基陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印用水基陶瓷材料及其制备方法，所述3D打印用水基陶瓷材料包括经陶瓷泥料处理工艺制得的原泥、改性剂和工业用水；所述原泥、改性剂和工业用水的添加量之比为(95‑105):(0.001‑0.003):(18‑35)；所述改性剂按重量份数包括以下组分：0.001‑0.1份的聚丙烯酸钠、1‑10份的PEG‑6000、1‑10份的PEG‑500、0.06‑0.1份的羧甲基纤维素钠、0.5‑0.8份的甘油和0.05‑0.2份的硅酸钠溶液；同时改进现有3D打印用水基陶瓷材料的制备方法，采用可溶于水且无毒无污染的改性剂，能够适用于多种陶瓷原材料，且并不改变陶瓷材料原有成品的白度、透明度、稳定性、收缩率等性质，可合理地利用原有陶瓷产业基础和后续加工技术设备。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种3D打印用水基陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

3D打印(3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状陶瓷、金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

目前，采用定量堆积成型方式的3D陶瓷打印机，对于泥料的可塑性、粘结度、润滑度和保湿都有一定的要求，需要专门适用于挤出的陶瓷材料。其中，塑性最为关键，从喷口挤出后应该立刻保持原有的形状不变，且具备一定的机械支撑力保证上层均匀挤出压平；粘结度可以保证在较长的打印过程中，先成型的部分不开裂；润滑度可以降低供料系统的损耗；保湿可以避免成型后的产品因为干燥不均而产生的应力边形。

陶瓷行业传统的成型材料都不能直接应用到3D打印上，而是通过以下两种方式来实现：第一种是采用高精细度的陶瓷粉末材料，添加石蜡、硅油、辛基酚聚氧乙烯醚等有机塑性剂和润滑剂制作有机瓷泥来实现挤出成型；第二种是通过加大传统天然陶瓷塑性材料的添加比例，来实现挤出成型的条件，比如：高岭土、黏土、硅藻土、膨润土等。第一种方式的技术来源于工业陶瓷技术，缺点是：添加剂的成本高及添加比例大、陶瓷原料要求高、需要后续脱脂处理、成品收缩率大且不环保。第二种方式是陶瓷组分的配比变化，为了增加可塑性而做的妥协性方案，缺点是：使用的陶瓷原料受限、因为大量引入膨润土而降低了陶瓷成品的白度、透明度、高温稳定性等关键指标。因此，现有的3D打印用陶瓷材料环境污染较大、生产成本较高，产品性能较差，很难满足工业化、大规模生产的实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印用水基陶瓷材料，同时改进现有3D打印用水基陶瓷材料的制备方法，采用可溶于水且无毒无污染的改性剂，能够适用于多种陶瓷原材料，且并不改变陶瓷材料原有成品的白度、透明度、稳定性、收缩率等性质，可合理地利用原有陶瓷产业基础和后续加工技术设备。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种3D打印用水基陶瓷材料，包括经陶瓷泥料处理工艺制得的原泥、改性剂和工业用水；所述原泥、改性剂和工业用水的添加量之比为(95-105):(0.001-0.003):(18-35)；所述改性剂按重量份数包括以下组分：

优选地，所述改性剂还添加有卡松或NOVALK23；所述卡松的添加量占改性剂的0.06-0.1％；所述NOVALK23的添加量占改性剂的0.04-0.08％。

优选地，所述原泥为瓷泥、陶泥、高白泥、中温瓷土、紫砂中的一种或其两种以上的混合物。

优选地，所述原泥由陶瓷基料依次经过粗碎、中碎、细碎、筛分、压滤、练泥制得。

一种3D打印用水基陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将陶瓷基料依次经过粗碎、中碎、细碎、筛分、压滤、练泥制得原泥；