一种用于陶瓷3D打印的浆料的制备方法及其应用与流程

本发明属于3d打印技术领域，特指一种用于陶瓷3d打印的浆料的制备方法及其在3d打印的方法中应用。

背景技术：

3d打印技术，即增材制造技术，作为一种新兴的制造策略，受到了越来越广泛的关注。3d打印与化学、工程、材料、医药等领域相结合，正在逐步改变现有的成型和应用方式。3d打印技术基于数字模型文件的快速成型，突破了传统的成型模式。其通过自下而上地逐层堆积材料来达到成形要求，能够快速实现传统方法无法实现或难以制造的复杂结构。通过逐层打印可以制备出具有一定立体结构的材料，降低了设计成本和操作难度。

目前3d打印技术中，直写成型的打印方式应用较为广泛。其中较为常见的打印原料为陶瓷粉体，陶瓷的直写成型可成熟地应用在材料、化学和化工等领域。随着对陶瓷3d打印研究的深入，对于其打印原料的研究也受到了较为广泛的关注。

而目前，以水基胶体和一定配比的粉末原料作为陶瓷3d打印浆料的研究相对较少。

技术实现要素：

本发明通过对水基胶体和一定配比的粉末原料的探究，探索出一种用于陶瓷3d打印浆料的制备方法，可在3d打印的方法中应用，制备方法简单，绿色环保。

本发明提供一种用于陶瓷3d打印浆料的制备方法及其应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于陶瓷3d打印浆料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在去离子水搅拌的状态下，缓慢倒入聚丙烯酸钠，搅拌24小时，即制得聚丙烯酸钠凝胶；

(2)分别称取高岭土和二氧化硅，经粉碎机研磨后，过100目筛，即制得所需的高岭土和二氧化硅粉末；

(3)将高岭土和二氧化硅粉末、聚丙烯酸钠凝胶混合搅拌；

(4)均匀混合搅拌后，加入二甲基硅油继续揉捏混合、脱模消泡。制备完成后，密封保存备用。

步骤(1)中：所述的聚丙烯酸钠凝胶的质量浓度为0.5％～2％。

步骤(3)中，所述的高岭土、二氧化硅和聚丙烯酸钠凝胶的质量比为15～25:10～20:10～20。

步骤(4)中，所述的二甲基硅油的用量为，每百克高岭土20～40滴。

上述方法得到的陶瓷3d打印浆料为灰色的水基胶体物质。在完成打印并干燥后，所得为白色固体打印产品。

上述陶瓷3d打印浆料可在3d打印的方法中应用，通过直写成型的方式打印，具有良好的成型效果。

本发明具有以下优点：

1.由水基胶体和一定配比的粉末配制而成的打印浆料，成本低、易获得、经济绿色，且操作简单。

2.本发明提供了一种新型可用于陶瓷3d打印浆料的制备方法。该打印浆料制备方法简单，易于操作，成本较低。成型效果良好，经济易得，绿色环保。

3.陶瓷3d打印浆料应用于3d打印技术，可通过直写成型的方式进行打印，具有良好的成型效果。

附图说明

图1中，(a)为自制改装的陶瓷3d打印机图，(b)为打印机的打印头及打印针头图，(c)为打印浆料的打印过程图。

图2中，(a)为制备完成后的打印浆料图,(b)为密封包装保存的打印浆料图，(c)为打印浆料填装进打印料筒并连接好打印机图。

图3为自然风干后的打印产品图。

具体实施方式

以下结合实施例具体说明一种用于陶瓷3d打印的浆料制备方法及其应用于直写成型打印的效果，本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

本实施方式所述的一种用于陶瓷3d打印的浆料制备方法，具体是按以下步骤进行的：

(1)量取去离子水，并称量聚丙烯酸钠。在去离子水搅拌的状态下，缓慢倒入聚丙烯酸钠，搅拌24小时，即制得浓度为0.5％～2％的聚丙烯酸钠凝胶。

(2)分别称取高岭土和二氧化硅，经粉碎机研磨后，过100目筛，即制得所需的高岭土和二氧化硅粉末。

(3)将高岭土和二氧化硅粉末，聚丙烯酸钠凝胶混合搅拌。

(4)均匀混合搅拌后，加入二甲基硅油继续揉捏混合、脱模消泡。制备完成后，密封保存备用。

以下实施例中，具体打印陶瓷产品过程如下：

(1)将陶瓷浆料填满打印料筒中并排气，避免存在空气影响打印过程。将自制改装的陶瓷打印机的各部分安装调试好，并将设计好的模型以数据文件的形式导入到打印机中。

(2)在正式打印前，先进行预挤出调试。调试正常后调节打印速度50％～80％区间、流量800％～1500％区间，打印针头可选用10-15号针头。启动打印程序，根据实际情况调节打印速度和流量来保持打印过程的稳定，直至打印结束。

(3)打印结束后，将打印产品取出并自然风干，也可置于马弗炉中700℃～800℃素烧的陶瓷相关产品。

实施例1：

(1)量取495ml的去离子水，并称量5g的聚丙烯酸钠。在去离子水搅拌的状态下，缓慢倒入聚丙烯酸钠，搅拌24小时，即制得浓度为1％的聚丙烯酸钠凝胶。

(2)分别称取适量的高岭土和二氧化硅，经粉碎机研磨后，过100目筛，即制得所需的高岭土和二氧化硅粉末。

(3)将250g高岭土和170g二氧化硅粉末，200g浓度1％的聚丙烯酸钠凝胶混合搅拌。

(4)均匀混合搅拌后，加入60～90滴二甲基硅油继续揉捏混合、脱模消泡。

打印浆料配制完成后，具体打印产品过程按所述打印过程进行。

实施例2：

(1)量取495ml的去离子水，并称量5g的聚丙烯酸钠。在去离子水搅拌的状态下，缓慢倒入聚丙烯酸钠，搅拌24小时，即制得浓度为1％的聚丙烯酸钠凝胶。

(2)分别称取适量的高岭土和二氧化硅，经粉碎机研磨后，过100目筛，即制得所需的高岭土和二氧化硅粉末。

(3)将200g高岭土和120g二氧化硅粉末，150g浓度1％的聚丙烯酸钠凝胶混合搅拌。

(4)均匀混合搅拌后，加入50～80滴二甲基硅油继续揉捏混合、脱模消泡。

实施例3：

(1)量取495ml的去离子水，并称量5g的聚丙烯酸钠。在去离子水搅拌的状态下，缓慢倒入聚丙烯酸钠，搅拌24小时，即制得浓度为1％的聚丙烯酸钠凝胶。

(2)分别称取适量的高岭土和二氧化硅，经粉碎机研磨后，过100目筛，即制得所需的高岭土和二氧化硅粉末。

(3)将150g高岭土和100g二氧化硅粉末，100g浓度1％的聚丙烯酸钠凝胶混合搅拌。

(4)均匀混合搅拌后，加入30～50滴二甲基硅油继续揉捏混合、脱模消泡。

改进的打印浆料配制完成后，具体打印产品过程按所述打印过程进行。

图1为自制改装的陶瓷3d打印机图，包括了打印机整体、打印机的打印头、打印针头、装载打印浆料的料筒等部分，也涉及打印浆料的打印过程。

图2为浆料制备完成时、密封保存时及填装打印时的图，展示出打印浆料在配制完成后的不同状态。

图3为打印的不同产品，表明该陶瓷3d打印浆料成型效果好。

技术特征：

1.一种用于陶瓷3d打印的浆料的制备方法，其特征在于，采用如下步骤制备：

(1)在去离子水搅拌的状态下，缓慢倒入聚丙烯酸钠，搅拌，即制得聚丙烯酸钠凝胶；

(2)分别称取高岭土和二氧化硅，经粉碎机研磨后，过筛，即制得所需的高岭土和二氧化硅粉末；

(3)将高岭土、二氧化硅粉末和聚丙烯酸钠凝胶混合搅拌；

(4)均匀混合搅拌后，加入二甲基硅油继续揉捏混合、脱模消泡；制备完成后，密封保存备用。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：聚丙烯酸钠凝胶的质量浓度为0.5％～2％，搅拌时间为24小时。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：过筛为过100目筛。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：高岭土、二氧化硅、聚丙烯酸钠凝胶的质量比为15～25:10～20:10～20。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：二甲基硅油的用量为，每百克高岭土20～40滴。

6.一种用于陶瓷3d打印的浆料，其特征在于，是通过权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的。

7.将权利要求6所述的用于陶瓷3d打印浆料用于3d打印技术，其特征在于，通过直写成型的方式打印。

技术总结
本发明属于3D打印技术领域，公开了一种用于陶瓷3D打印的浆料制备方法，此浆料可用于直写成型的陶瓷打印。可用于陶瓷3D打印的浆料为水基胶体浆料，主要原料包括自制的聚丙烯酸钠凝胶、一定配比的粉末原料、二甲基硅油等。通过对原料混合搅拌、揉捏混合、脱模消泡等步骤，可获得陶瓷3D打印的浆料。其制备方法简单，成型效果好，绿色环保。此外，本发明还涉及此陶瓷打印浆料在3D打印方法中的应用。

技术研发人员：朱文帅;朱捷;吴沛文;巢艳红;吴迎城
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2020.06.30
技术公布日：2020.10.16