一种用于3DP打印的二段式增强陶瓷粘结剂及其制备方法与流程

本发明属于3dp喷墨打印，涉及一种粘结剂制备，具体涉及一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂及其制备方法。

背景技术：

1、传统陶瓷成型工艺需要借助事先制好的模具才能制备出具有一定形状和强度的陶瓷制品，流程耗时长、成本高，使得陶瓷行业对快速成型的需求极为迫切。3dp打印陶瓷技术具有智能、无模、精密、高复杂度的制造能力，能够完成传统工艺不可能完成的制造。

2、3dp打印陶瓷技术虽然可以快速打印复杂形状，无需激光器等高成本元器件，投入成本较低。但该工艺制成的生坯对粘结剂的要求极高，既要满足打印机喷墨要求，同时保证成型强度及打印精度，且在后段工序的脱脂烧结中易于脱除。目前的3dp粘结剂中，大都不能满足陶瓷粉末的成型需求。

3、因此如何提供一种性能优异且能用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明开发一种二段式增强陶瓷粘结剂，不仅可大幅度增强陶瓷生坯的强度，提高打印精度，而且脱脂烧结收缩比易于控制，是3dp打印陶瓷技术工业化生产突破性的进展，对特种陶瓷具有良好的开发与推广作用。

2、需要说明的是，本发明旨在开发一种二段式增强陶瓷粘结剂及其制备方法，可适配于3dp成型陶瓷领域的工业用途，满足市场工业陶瓷件对3dp粘结剂的需求。

3、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

4、本发明第一技术目的是提供一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂，所述粘结剂以重量份数计，具体包括如下组份：

5、糠醇300-350份，酚醛树脂15-30份，尿素1-5份，多聚甲醛1-5份，naoh溶液0.2-2份，冰乙酸0.5-3份，降醛剂1-3份，环氧树脂30-35份，脂环族环氧树脂20-25份，环氧稀释剂20-25份，丙烯酸单体10-15份，聚氨酯丙烯酸酯预聚物1-5份，阳离子引发剂3-7份，自由基引发剂1-5份，无水乙醇15-20份，表面活性剂1-5份，消泡剂1-5份，硅烷偶联剂5-10份。

6、进一步地，所述降醛剂包括α-淀粉酶、液化型糖化酶；所述环氧稀释剂包括乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚；所述阳离子引发剂包括质子酸、路易斯酸；所述自由基引发剂包括异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基；所述表面活性剂包括硬脂酸、聚乙二醇；所述消泡剂包括脂肪酸、磷酸酯、单酰胺；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、kh792、si69。

7、本发明的第二技术目的是提供上述用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂的制备方法，具体包括如下步骤：

8、1)搅拌转速保持200-230r/min，糠醇300-350份加热至100-120℃，保温10-20min；添加尿素1-5份与多聚甲醛1-5份、naoh溶液0.2-2份，加热至135-140℃，保温30-40min；随后添加冰乙酸0.5-3份，酚醛树脂15-30份，降温至70-75℃，保温30-40min作为溶液a，备用；

9、2)避光搅拌转速保持100-150r/min，环氧树脂30-35份加热至40-60℃，保温1h；添加脂环族环氧树脂20-25份，环氧稀释剂20-25份，保温10-15min；添加丙烯酸单体10-15份，聚氨酯丙烯酸预聚体1-5份，保温10-15min；随后添加阳离子引发剂烷基硫鎓盐或铁芳烃盐中的一种3-7份，自由基引发剂1-羟基环己基苯基甲酮1-5份，保温1h作为溶液b，备用；

10、3)溶液a保持70-75℃，将溶液b与无水乙醇15-20份，缓慢倒入溶液a中，搅拌转速为200-230r/min，保持30-40min；随后依次添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠1-5份，消泡剂乙二醇丁醚1-5份，硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷5-10份，保持20-30min后冷却至室温，即得所述用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂。

11、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供的一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂及其制备方法，具有如下优异效果：

12、利用本发明公开制备的陶瓷粘结剂在3dp设备进行陶瓷粉末喷墨成型后，放入烘箱(保持70℃，2h)中，生坯强度≥2mpa，再放入紫外光固化箱中4h，生坯强度≥4mpa，远大于一般成型强度的1-2mpa，成型精度±0.1mm，较一般成型精度±0.2mm更高；且脱脂烧结xyz轴向收缩比偏差≤0.1％(每100mm)，较一般收缩比偏差更稳定且更小(一般为xy轴0.2％，z轴0.3％)。

13、由此可见，本发明技术不仅可大幅度增强陶瓷生坯的强度，便于清粉、运输，而且提高了成型精度，有利于成型坯体的脱脂烧结。

技术特征：

1.一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂，其特征在于，所述粘结剂以重量份数计，具体包括如下组份：

2.根据权利要求1所述的一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂，其特征在于，所述降醛剂包括α-淀粉酶、液化型糖化酶；所述环氧稀释剂包括乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚；所述阳离子引发剂包括质子酸、路易斯酸；所述自由基引发剂包括异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基；所述表面活性剂包括硬脂酸、聚乙二醇；所述消泡剂包括脂肪酸、磷酸酯、单酰胺；所述硅烷偶联剂包括乙烯基三甲氧基硅烷、kh792、si69。

3.一种如权利要求1所述的用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，将糠醇加热至100-120℃，保温10-20min，添加尿素与多聚甲醛、naoh溶液，加热至135-140℃，保温30-40min；随后加入冰乙酸、酚醛树脂降温至70-75℃，保温30-40min。

5.根据权利要求3所述的一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中的搅拌转速为200-230r/min，步骤2)为避光搅拌，搅拌转速为100-150r/min。

6.根据权利要求3所述的一种用于3dp打印的二段式增强陶瓷粘结剂的制备方法，其特征在于，溶液a保持70-75℃，将溶液b与无水乙醇缓慢倒入溶液a中搅拌；其中，搅拌转速为200-230r/min，搅拌时间为30-40min。

技术总结
本发明涉及一种用于3DP打印的二段式增强陶瓷粘结剂及其制备方法，所述粘结剂为有机粘结剂。本发明通过热固化与光固化二段式增强原理，使粘结剂对陶瓷粉末的粘结强度显著提升，进一步降低生坯中固含量，且在粉床上不易扩散，成型固化后，生坯可保持高强度，便于清理、运输；在进行脱脂、烧结时，易保持恒定的收缩比，且不易坍塌、变形，最终使脱脂烧结样件具有较高的致密度。

技术研发人员：李香云,宗贵升,陈庆文,韩志强
受保护的技术使用者：北京三帝科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16