光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3D打印浆料及陶瓷化方法与流程

本申请涉及多孔导电陶瓷，更具体地，涉及一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料、一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法以及一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的陶瓷化方法。

背景技术：

1、由于多孔陶瓷的孔隙率高、吸油性好、储液性好，且陶瓷本身耐高温，而不易产生焦糊，因而被广泛用于电子烟雾化器中。现有技术方案的多孔陶瓷需要添加造孔剂烧结而成的，一方面，强度差，烧久容易掉粉，掉粉不仅影响口感还易造成安全隐患；另一方面，造孔剂烧成的多孔陶瓷的孔径大小和孔隙率不能精确调控。

2、此外，现有多孔陶瓷发热体多是金属发热丝或厚膜发热浆料，由于现有打印浆料的韧性和强度不足，在高温雾化应用过程中，由现有浆料制备的多孔陶瓷发热体容易发生开裂脱落的问题，严重影响陶瓷发热体的使用寿命。

技术实现思路

1、本申请实施例所要解决的技术问题是现有打印浆料的韧性和强度不足，容易导致制备的多孔陶瓷发热体容易发生开裂脱落的问题，严重影响陶瓷发热体的使用寿命。

2、为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，采用了如下所述的技术方案：

3、一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，包括以下质量百分比组分：1％～10％的碳纤维、35％～79％的氧化锆超细陶瓷粉、2％～20％的导电相粉体、5％～20％的齐聚物、5％～20％的活性稀释剂、0.5％～5％的光引发剂、0.1％～5％的分散剂以及1％～5％的消泡剂。

4、进一步的，所述氧化锆超细陶瓷粉包括氧化钇稳定的氧化锆粉体，其中，所述氧化锆超细陶瓷粉中所述氧化钇的摩尔百分比含量为1mo l％～5mo l％。

5、进一步的，所述碳纤维的弹性模量高于氧化锆粉体的弹性模量；

6、其中，所述碳纤维的弹性模量的范围为230gpa～340gpa；和/或，所述氧化锆粉体的弹性模量的范围为120gpa～200gpa。

7、进一步的，所述碳纤维的拉伸强度大于1000mpa；

8、和/或，所述碳纤维的拉伸模量为100gpa～300gpa；

9、和/或，所述碳纤维的伸长率为0.5％～3％；

10、和/或，所述碳纤维的直径为2～10μm。

11、进一步的，所述导电相粉体选自氮化钛、氮化锆、碳氮化钛、碳化钛、碳化锆、碳化铊、碳化铪、硼化钛、硼化锆、硼化铊、硼化铪、硅化钼、碳化钨中的至少一种；

12、和/或，所述导电相粉体的纯度大于或等于99.9％；

13、和/或，所述导电相粉体的粒径小于或等于500nm。

14、进一步的，所述齐聚物选自环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、纯丙烯酸树脂、乙烯基树脂中的至少一种；

15、和/或，所述活性稀释剂选自单官能团的苯乙烯(st)、乙烯基吡咯烷酮(nvp)、醋酸乙烯酯(va)、丙烯酸丁酯(ba)、丙烯酸异辛酯(eha)、(甲基)丙烯酸羟基酯(hea、hema、hpa)；双官能团的1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda)、三丙二醇二丙烯酸酯(tpgda)、新戊二醇二丙烯酸酯(npgda)，多官能团的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(tmpta)中的至少一种。

16、和/或，所述光引发剂选自安息香及其衍生物、苯乙酮类、芳香酮类、酰基膦氧化物、芳香重氮盐、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、芳香硫鎓盐和碘鎓盐、二茂铁盐类中的至少一种；

17、和/或，所述分散剂选自x-100、司盘80span-80、吐温20tween-20，磷酸酯中的至少一种；

18、和/或，所述消泡剂选自有机硅消泡剂acp-1400、有机硅和聚合物溶剂型消泡剂byk088中至少一种。

19、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法，采用了如下所述的技术方案：

20、一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法，用于制备如上所述的陶瓷3d打印浆料，包括以下步骤：

21、按照质量百分比，在所述氧化锆超细粉体中加入碳纤维、导电相粉体，混合球磨，得到固体粉体浆料；

22、按照质量百分比，在齐聚物中加入分散剂、光活性稀释剂、光引发剂，混合球磨，得到光固化浆料；

23、将所述固体粉体浆料和所述光固化浆料混合球磨均匀后真空脱泡，得到陶瓷3d打印浆料。

24、进一步的，所述在所述氧化锆超细粉体中加入碳纤维、导电相粉体的步骤中，还包括：在所述氧化锆超细粉体中加入分散剂与去离子水。

25、进一步的，所述在齐聚物中加入分散剂、光活性稀释剂、光引发剂的步骤中，还包括：在所述齐聚物中加入消泡剂。

26、为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的陶瓷化方法，采用了如下所述的技术方案：

27、一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的陶瓷化方法，包括以下步骤：

28、采用光固化打印机打印光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，得到多孔导电陶瓷生胚，其中，所述光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料选自如上所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料或由上述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法制备得到；

29、将所述多孔导电陶瓷生胚热处理后，进行真空脱脂处理，热解后得到陶瓷烧结件。

30、与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：

31、本申请提供的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，通过在浆料内加入碳纤维以提高打印浆料的韧性，从而能够提高陶瓷化后的烧结件的强度与韧性，防止烧结件开裂；此外，通过本申请提供的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的的制备工艺简单、成本低，效率高、具备量产的条件，且陶瓷化的陶瓷烧结件的孔径大小和孔隙率均可精准调节，无需模具便可制备复杂形状的陶瓷模型；能够在多孔导电陶瓷体无需做成薄片的前提下，解决多孔导电陶瓷雾化芯热熔大和导油储油的技术问题。

技术特征：

1.一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，其特征在于，包括以下质量百分比组分：1％～10％的碳纤维、35％～79％的氧化锆超细陶瓷粉、2％～20％的导电相粉体、5％～20％的齐聚物、5％～20％的活性稀释剂、0.5％～5％的光引发剂、0.1％～5％的分散剂以及1％～5％的消泡剂。

2.根据权利要求1所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，其特征在于，所述氧化锆超细陶瓷粉包括氧化钇稳定的氧化锆粉体，其中，所述氧化锆超细陶瓷粉中所述氧化钇的摩尔百分比含量为1mol％～5mol％。

3.根据权利要求2所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，其特征在于，所述碳纤维的弹性模量高于氧化锆粉体的弹性模量；

4.根据权利要求1所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，其特征在于，所述碳纤维的拉伸强度大于1000mpa；

5.根据权利要求1所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，其特征在于，所述导电相粉体选自氮化钛、氮化锆、碳氮化钛、碳化钛、碳化锆、碳化铊、碳化铪、硼化钛、硼化锆、硼化铊、硼化铪、硅化钼、碳化钨中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料，其特征在于，所述齐聚物选自环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂、聚醚丙烯酸树脂、纯丙烯酸树脂、乙烯基树脂中的至少一种；

7.一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法，用于制备如权利要求1～6任一项所述的陶瓷3d打印浆料，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法，其特征在于，所述在所述氧化锆超细粉体中加入碳纤维、导电相粉体的步骤中，还包括：在所述氧化锆超细粉体中加入分散剂与去离子水。

9.根据权利要求7所述的光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的制备方法，其特征在于，所述在齐聚物中加入分散剂、光活性稀释剂、光引发剂的步骤中，还包括：在所述齐聚物中加入消泡剂。

10.一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3d打印浆料的陶瓷化方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本申请属于多孔导电陶瓷技术领域，涉及一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3D打印浆料，包括以下质量百分比组分：1％～10％的碳纤维、35％～79％的氧化锆超细陶瓷粉、2％～20％的导电相粉体、5％～20％的齐聚物、5％～20％的活性稀释剂、0.5％～5％的光引发剂、0.1％～5％的分散剂以及1％～5％的消泡剂。本申请还涉及一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3D打印浆料的制备方法以及一种光固化连续纤维增韧氧化锆陶瓷3D打印浆料的陶瓷化方法。本申请提供的技术方案能够增加浆料的强度与韧性且制备工艺简单、成本低。

技术研发人员：沐杨昌,周小华,肖小朋,聂革,赵贯云,赵波洋
受保护的技术使用者：深圳市吉迩科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24