一种光固化3D打印陶瓷素坯用清洗剂及其使用方法

本发明涉及一种光固化增材制造陶瓷材料，特别是涉及一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂及其使用方法。

背景技术：

1、光固化3d打印技术因其高精度、高打印效率、可实现复杂结构等优点，在复杂结构陶瓷部件的制造领域的应用越来越广泛。光固化3d打印复杂结构陶瓷部件的质量与陶瓷浆料的固含量密切相关。高固含量陶瓷浆料稳定性好，不会产生沉淀和聚集，烧结收缩也小。但是未固化的高固含量浆料的粘度较高，普通清洗剂无法去除复杂结构内部残存的浆料。光固化3d打印复杂结构陶瓷素坯表面残存的未固化浆料对陶瓷部件的表面质量及尺寸精度影响极大。因此，亟需一种光固化3d打印复杂结构陶瓷部件素坯的专用清洗剂及使用方法。

2、近年来，光固化3d打印复杂结构陶瓷部件的清洗剂主要包括各种类型的醇类和其他有机溶剂，特别是乙醇。乙醇对固含量较低的陶瓷浆料清洗效果较好，但是随着固含量的增加，浆料的粘度急剧增大，乙醇的溶解能力已不能满足要求。同时，乙醇会导致素坯内交联聚合物的膨胀，进而在随后的热处理过程中产生表面气泡和分层。更重要的是，乙醇本身具有较高的溶解度和挥发性，在长时间浸泡后会破坏陶瓷素坯表面的质量，并导致残余内应力，从而在烧结后导致表面粗糙度较差。

3、另外，陶瓷素坯的清洗效果不仅与清洗剂有关，还与所使用的清洗方法相关。目前，对光固化3d打印复杂结构陶瓷素坯的清洗方法主要包括：浸泡法、喷洗法和超声波清洗等，但是这几种方法都无法完全去除复杂结构陶瓷素坯表面残存的高固含量浆料。为了提高光固化3d打印复杂结构陶瓷部件的质量，需要一种光固化3d打印复杂结构陶瓷部件素坯专用的清洗剂和清洗方法。

4、综上所述，为了提高光固化3d打印复杂结构陶瓷部件的质量，需要专门针对高固含量的陶瓷素坯开发清洗剂和配套的清洗方法，以推动光固化3d打印技术在复杂结构陶瓷部件应用领域的发展。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂及其使用方法，主要目的在于能有效去除了光固化3d打印陶瓷素坯表面的残余的陶瓷浆料。

2、为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

3、一方面，本发明实施例提供一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂，用于将光固化3d打印陶瓷素坯上残余的陶瓷浆料清洗掉，其中，所述清洗剂包括以下重量份组分：表面活性剂35～40重量份，稀释剂30～35重量份，解离剂1～5重量份，表面光洁剂20～30重量份；其中，所述解离剂选用高分子量共聚物的烷基铵盐byk-9076、含酸性基团的共聚物溶液byk-111、含酸性基团共聚物的烷羟基铵盐byk-180中的一种或几种。

4、优选的，所述表面活性剂选用月桂醇醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。

5、优选的，所述表面光洁剂选用无水乙醇、丙酮、聚乙二醇中的一种或几种；优选的，所述聚乙二醇选用聚乙二醇600。

6、优选的，所述稀释剂选用去离子水、1,6-己二醇二丙烯酸酯hdda、2-苯氧乙基丙烯酸酯phea。

7、再一方面，本发明实施例上述的光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂的制备方法，包括如下步骤：

8、1)对稀释剂和表面活性剂进行第一混合处理，得到第一混合处理后的液体；

9、2)对所述第一混合处理后的液体和解离剂进行第二混合处理，得到第二混合处理后的液态混合物；

10、3)将所述第二混合处理后的液态混合物与所述表面光洁剂进行第三混合处理，得到清洗剂。

11、优选的，所述第一混合处理，包括：向所述稀释剂中加入表面活性剂后，以1500-3000rpm的转速搅拌5-60min；其中，所述第一混合处理后的液体为无色透明液体；和/或所述第二混合处理，包括：使所述解离剂沿着容器壁加入到第一混合处理后的液体中，在100-240℃的温度下，并以300-500rpm的转速搅拌60-180min后，得到第二混合处理后的液态混合物；和/或所述第三混合处理，包括：将所述第二混合处理后的液态混合物冷却后，向其中加入表面光洁剂，以150-300rpm的转速搅拌5-30min，得到清洗剂。

12、再一方面，本发明实施例提供一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂的使用方法，其中，采用清洗剂对所述光固化3d打印陶瓷素坯进行清洗处理；其中，所述清洗剂为上述任一项所述的光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂；或所述清洗剂是由上述的光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂的制备方法制备而成。

13、优选的，所述使用方法包括如下步骤：采用装有所述清洗剂的气泵清洗机先对所述光固化3d打印陶瓷素坯进行冲洗处理；再对所述光固化3d打印陶瓷素坯进行超声清洗处理；超声清洗处理后，进行烘干处理；其中，所述超声清洗处理的清洗介质为所述清洗剂。

14、优选的，所述冲洗处理的步骤中：所述冲洗处理的时间为5-10min，所述气泵清洗机的气压设置为0.2-1.0mpa；和/或所述超声清洗处理的时间为15-30min，温度为25-50℃；和/或所述烘干处理的温度为25-50℃、时间为15-30min。

15、再一方面，本发明实施例提供一种光固化3d打印陶瓷素坯的制备方法，其包括如下步骤：

16、制备清洗剂步骤：采用上述的光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂的制备方法制备清洗剂；

17、制备光固化3d打印陶瓷素坯步骤：采用光固化3d打印技术将陶瓷浆料打印成所需结构的光固化3d打印陶瓷素坯；

18、清洗步骤：利用上述任一项所述的光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂的使用方法，对所述光固化3d打印陶瓷素坯进行清洗处理，得到清洗处理后的光固化3d打印陶瓷素坯。

19、与现有技术相比，本发明的一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂及其使用方法至少具有下列有益效果：

20、一方面，本发明提供一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂，用于将光固化3d打印陶瓷素坯上残余的陶瓷浆料清洗掉，其中，所述清洗剂包括以下重量份组分：表面活性剂35～40重量份，稀释剂30～35重量份，解离剂1～5重量份，表面光洁剂20～30重量份；其中，所述解离剂选用高分子量共聚物的烷基铵盐byk-9076、含酸性基团的共聚物溶液byk-111、含酸性基团共聚物的烷羟基铵盐byk-180中的一种或几种。优选的，所述表面活性剂选用月桂醇醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。优选的，所述表面光洁剂选用无水乙醇、丙酮、聚乙二醇600中的一种或几种。优选的，所述稀释剂选用去离子水、1,6-己二醇二丙烯酸酯hdda、2-苯氧乙基丙烯酸酯phea。优选的，所述稀释剂选用去离子水、1,6-己二醇二丙烯酸酯hdda、2-苯氧乙基丙烯酸酯phea。关于上述清洗剂的成分需要说明的是：上述的表面活性剂、解离剂、表面光洁剂之间具有协同作用，缺一不可；具体地，通过表面活性剂，让光固化3d打印陶瓷素坯表面上残余浆料中的陶瓷颗粒团聚体活化并与素坯分离，形成乳化颗粒；通过解离剂对陶瓷素坯表面的乳化颗粒进行解离，通过空间位阻作用使其均匀分散到稀释剂中形成低粘度的混合溶液；表面光洁剂将这些陶瓷浆料从光固化3d打印陶瓷素坯的表面清洗掉，同时加速了清洗剂中难挥发或油性试剂的挥发，保证了陶瓷素坯的光洁性。

21、另一方面，由于上述清洗剂中的表面活性剂、解离剂、表面光洁剂、稀释剂之间的互溶性较差，采用常规的混合的方法无法实现上述各个成分的充分混合，从而影响清洗剂的清洁效果。基于该技术难度，本发明实施例还提供了上述清洗剂的制备方法，主要包括如下步骤：向稀释剂中加入表面活性剂，以1500-3000rpm搅拌5-60min，获得无色透明液体；将解离剂缓慢沿容器壁加入到无色透明液体中，在100-240℃的温度，并以300-500rpm的转速搅拌60-180min，得到液态混合物。将液态混合物冷却后，向其中加入表面光洁剂，以150-300rpm的转速搅拌5-30min，得到清洗剂。在此，通过上述三个步骤，才能实现表面活化剂、解离剂、表面光洁剂之间的充分混合及分散。

22、再一方面，本发明实施例还提供一种光固化3d打印陶瓷素坯用清洗剂的使用方法，利用上述的清洗剂并配合相应的清洗方法，对光固化3d打印陶瓷素坯进行清洗，具体地，首先利用气泵清洗机的高压液流对陶瓷素坯表面及狭缝、通孔等结构残存的陶瓷浆料进行冲洗，然后通过超声清洗完全去除陶瓷素坯半封闭、微尺寸等结构内残余的浆料。在此，利用上述清洗剂和清洗方法的协同作用，有效去除了光固化3d打印复杂结构陶瓷素坯表面的残余陶瓷浆料，提高了光固化3d打印复杂结构陶瓷部件的表面质量，为光固化3d打印复杂结构陶瓷部件在制造领域的应用奠定了一定的基础。

23、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。