本发明涉及一种用于三维印刷（3dp）工艺快速成型粉体材料的制备方法，属于快速成型的材料领域，特别涉及一种用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备方法。
背景技术
常见的铁电材料多属钙钛矿型结构，如batio3、pbtio3、srtio3等。此外，钨青铜结构材料有pbnb2o6、sr1-xbaxnb2o6、ba2nanb5o15等。焦绿石结构材料有cd2ta2o7、pb2nb2o7、cd2nb2o7等。层状氧化铋结构材料有bi4ti3o12、pbbi2nb2o9等。通过固溶、离子代换和掺杂改性等获得实用的铁电氧化物陶瓷已达千种以上。非氧化物铁电陶瓷正在发展。可用于产生电容、压电、热敏、电致伸缩、电声、电光等效应，作为传感、驱动、存储、调制等器件的材料。
铁电陶瓷的特性决定了它的用途。利用其高介电常数，可以制作大容量的电容器、高频用微型电容器、高压电容器、叠层电容器和半导体陶瓷电容器等，电容量可高达0.45μf/cm2。利用其介电常数随外电场呈非线性变化的特性，可以制作介质放大器和相移器等。利用其热释电性，可以制作红外探测器等。可用于制造光阀、光调制器、光存贮器、光显示器、光电传感器、光谱滤波器、激光防护镜和热电探测器等。铌酸锶钡单晶体(简称sbn)是一种新型的热电探测器的材料。sbn在室温下有大的热电系数，对高频无明显的压电谐振，并可改变组分或掺杂来调整居里温度、介电常数，有良好的加工性能等优点。
三维印刷（3dp）工艺，就是今天的3d打印，是美国麻省理工学院emanualsachs等人研制的。e.m.sachs于1989年申请了3dp（three-dimensionalprinting）专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3dp工艺与sls工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。但这种成型工艺也有一定的局限性，胶粘剂的用量大，不好控制，胶粘剂容易堵塞喷头。
本申请采用丙烯酰胺和丙烯酸甲酯作为单体，二乙烯基苯为交联剂，聚丙烯酸胺为分散剂，制备一种用于三维印刷成型工艺气敏陶瓷粉体，成型过程中不需要喷洒胶粘剂，只需要喷洒少量的引发剂和催化剂即可，避免胶粘剂堵塞打印机的喷嘴，优点是胶粘剂用量大大减少，在后续煅烧过程中减少环境污染，产品的品质高。本申请的工艺制备的粉体材料粒径均匀，球形度高，流动性好，适合3dp工艺3d打印成型。此外，本专利提供的方法简单，成本低。
技术实现要素：
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：
（1）预混合溶液配制：在反应器中，按质量百分浓度加入，去离子水：88%~92%，丙烯酰胺：5%~8%，丙烯酸甲酯：1.0%~2.0%，二乙烯基苯：0.2%~1.0%，聚丙烯酸铵：0.5%~1.5%，各组分之和为百分之百，搅拌溶解，用氨水调节ph在7.5左右，得到预混合溶液；
（2）用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备：在反应器中，按质量百分比加入，鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体：28%~35%，预混合溶液：65%~72%，各组分之和为百分之百，强力搅拌120~150min，喷雾干燥，得到用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其粒径在100~150µm范围内。
在步骤（1）中所述的聚丙烯酸胺的相对分子量在2000~3000之间。
在步骤（2）中所述的鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体为添加各种助剂后的复合鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其分体的粒径为纳米级粉体。
在步骤（2）中所述的喷雾干燥进风口温度控制在90℃，出风口温度控制在80℃，进风流量260m3/h。
所述用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体在3d打印机打印成型时，打印机喷头喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液。
本发明的另一目的是提供一种用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体在3d打印机上成型的应用，特点为：将用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体加入到供粉缸中，打印喷头喷洒打印机喷头喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液，铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷溶液的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。
本发明与现有技术比较，具有如下优点及有益效果：
（1）本发明获得的用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，不需要喷洒粘结剂，喷头喷洒极低粘度的6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液可直接成型，避免打印喷头堵塞，使胶粘剂用量大大降低，在煅烧时减少环境污染，提高产品的品质高。
（2）本发明获得的本发明获得的用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，颗粒的粒径均匀，球形度高，流动性好，适合3dp工艺3d打印成型；由这种快速成型粉末材料可以制造薄壁模型或微小零部件，制造出产品具有表面光泽度高，精度高等特点。
（3）本发明获得的本发明获得的用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，具有制备工艺简单，条件易于控制，生产成本低，易于工业化生产，又具有低碳环保和节约能源等优势。
具体实施方式
实施例1
（1）预混合溶液配制：在反应器中，分别加入，去离子水：9000ml，丙烯酰胺：700g，丙烯酸甲酯：100g，二乙烯基苯：50g，聚丙烯酸铵：150g，搅拌溶解，用氨水调节ph在7.5左右，得到预混合溶液；
（2）用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备：在反应器中，分别加入，鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体：300g，预混合溶液：700ml，强力搅拌130min，喷雾干燥，得到用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其粒径在100~150µm范围内。
实施例2
（1）预混合溶液配制：在反应器中，分别加入，去离子水：9200ml，丙烯酰胺：500g，丙烯酸甲酯：200g，二乙烯基苯：20g，聚丙烯酸铵：80g，搅拌溶解，用氨水调节ph在7.5左右，得到预混合溶液；
（2）用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备：在反应器中，分别加入，鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体：3500g，预混合溶液：6500ml，强力搅拌140min，喷雾干燥，得到用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其粒径在100~150µm范围内。
实施例3
（1）预混合溶液配制：在反应器中，分别加入，去离子水：8800ml，丙烯酰胺：800g，丙烯酸甲酯：200g，二乙烯基苯：100g，聚丙烯酸铵：100g，搅拌溶解，用氨水调节ph在7.5左右，得到预混合溶液；
（2）用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备：在反应器中，分别加入，鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体：2800g，预混合溶液：7200ml，强力搅拌120min，喷雾干燥，得到用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其粒径在100~150µm范围内。
实施例4
（1）预混合溶液配制：在反应器中，分别加入，去离子水：9100ml，丙烯酰胺：600g，丙烯酸甲酯：170g，二乙烯基苯：80g，聚丙烯酸铵：50g，搅拌溶解，用氨水调节ph在7.5左右，得到预混合溶液；
（2）用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备：在反应器中，分别加入，鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体：3200g，预混合溶液：6800ml，强力搅拌150min，喷雾干燥，得到用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其粒径在100~150µm范围内。
实施例5
（1）预混合溶液配制：在反应器中，分别加入，去离子水：8900ml，丙烯酰胺：800g，丙烯酸甲酯：150g，二乙烯基苯：30g，聚丙烯酸铵：120g，搅拌溶解，用氨水调节ph在7.5左右，得到预混合溶液；
（2）用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体的制备：在反应器中，分别加入，鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体：3400g，预混合溶液：6600ml，强力搅拌135min，喷雾干燥，得到用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体，其粒径在100~150µm范围内。
使用方法：一种用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体在3d打印机上成型的应用，特点为：将用于3dp成型工艺鈮酸锶钡铁电陶瓷粉体加入到供粉缸中，打印喷头喷洒打印机喷头喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液，铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷洒质量百分浓度为6%的过硫酸铵溶液与2%的硫酸羟胺混合溶液，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷溶液的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除，然后进行烧结。