[发明专利]一种泡沫陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及先进陶瓷制造领域，具体公开了一种泡沫陶瓷及其制备方法，其由海绵支撑体浸泡于氧化锆陶瓷浆料后经高温烧结形成，其中，所述海绵支撑体由混合光敏材料经过光固化3D打印制得，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂，所述混合光敏树脂以重量份计包括下述原料：30份~60份环氧丙烯酸酯；40份~70份活性稀释剂；1份~5份自由基光引发剂；50份~70份脂肪族环氧树脂；30份~50份羟丁基乙烯基醚；1份~5份阳离子光引发剂。相应的，本发明还公开了泡沫陶瓷的制备方法。采用本发明，所述泡沫陶瓷具有高通孔率和高力学性能等优点，产品的稳定性好、合格率高。而且，工艺简单，降低成本，高效快速、节能降耗，能产业化应用。

技术领域

本发明涉及先进陶瓷制造技术领域，尤其涉及一种泡沫陶瓷及其制备方法。

背景技术

在铸造生产过程中，泡沫陶瓷可有效地减少或消除液态金属中的夹杂物，显著改善铸件品质和成品率，提高铸造产品的质量水平与经济效益。其中，氧化锆泡沫陶瓷具有高强度、高温稳定性及耐腐蚀的特性，被广泛应用于钢水及高温熔体的过滤，其使用温度约为1600~1650℃，备受铸造行业的青睐。泡沫陶瓷的制备方法有造孔法、发泡法、有机前驱体浸渍法等，目前多采用聚氨酯海绵浸渍法。

近年来，基于快速成形的陶瓷增材制造可缩短制造周期、降低制造成本，成为陶瓷材料成形的研究热点。其中，自由基光固化体系速率快、性能易调节，但固化收缩严重，单独使用时成形精度低；阳离子固化体系黏度大速率慢，但体积收缩较小，能满足成形精度的要求。自由基-阳离子混杂光固化体系能形成交联互穿网络，具有引发协同效应、性能互补等优势，由于成型工艺简单、速率快、精度高，因此以液态光敏树脂为基础的光固化3D打印技术在增材制造领域具有重大应用前景。

采用传统的高压发泡法制备聚氨酯海绵，其网孔大小均匀性差、网丝粗细一致性差，容易造成最终泡沫陶瓷产品的稳定性差、合格率低，具体如下：(1) 由于化学反应产生的气体而生成气孔，很难控制海绵的孔径及其分布；(2) 由于发泡剂的分布及用量、发泡的速度差异，易导致海绵内的气孔大小与形状差别很大、分布不均匀。具体的聚氨酯海绵中孔道结构的缺陷是：(1) 孔道的直径有大有小；(2) 孔道的内部可能会有较大的球形洞；(3)海绵内存有未冲破聚氨酯壁的孔。采用存在缺陷的聚氨酯海绵生产的泡沫陶瓷力学强度低、抗热震性能差，容易在浇注过程中发生产品破碎的现象。

而采用光固化3D打印技术制备陶瓷产品，由于光敏陶瓷浆料价格昂贵、陶瓷生坯合格率低、脱脂烧结收缩率大，导致光固化3D打印法难以进行产业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种泡沫陶瓷，具有高通孔率和高力学性能等优点，产品的稳定性好、合格率高。

本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种泡沫陶瓷的制备方法，工艺简单，降低成本，高效快速、节能降耗，能产业化应用。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种泡沫陶瓷，其由海绵支撑体浸泡于氧化锆陶瓷浆料后经高温烧结形成，其中，所述海绵支撑体由混合光敏材料经过光固化3D打印制得，所述混合光敏材料包括混合光敏树脂，所述混合光敏树脂以重量份计包括下述原料：

30份~60份环氧丙烯酸酯；

40份~70份活性稀释剂；

1份~5份自由基光引发剂；

50份~70份脂肪族环氧树脂；

30份~50份羟丁基乙烯基醚；

1份~5份阳离子光引发剂。

作为上述方案的改进，所述环氧丙烯酸酯的粘度≤60000mPa·s；

所述活性稀释剂为1,6-己二醇二丙烯酸酯，其粘度≤10mPa·s；

所述自由基光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷，成分含量≥99.0%；

所述脂肪族环氧树脂的粘度≤300mPa·s；

所述羟丁基乙烯基醚的成分含量≥98.0%；