一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料及其制備方法，屬于增材制造成型技術(shù)領(lǐng)域。

本發(fā)明的陶瓷漿料，包括氧化鋯粉體1 5 v o l .％ – 7 5 v o l .％ ，光敏樹脂2 0 v o l .％ -8 0 v o l .％ ，高分子類分散劑0 .2 5 v o l .％ -5vol .％，引發(fā)劑0 .25vol .％-2vol .％；制備方法為：將氧化鋯粉體、高分子類分散劑、光敏樹脂、光引發(fā)劑混合攪拌均勻后，放入球磨機(jī)中球磨，其中，球磨珠與氧化鋯粉體等重，球磨速率為100-400r/min，球磨時(shí)間為2-24h；最后將球磨后的漿料過35目篩，即可得到氧化鋯陶瓷漿料。本發(fā)明制備的陶瓷漿料可用于多種材料體系和多種增材制造成型方法。

1 .一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料，其特征是該漿料中各組分的體積百
分比如下：

其中，所述的高分子類分散劑為含有羧基、酯基、氨基或羰基官能團(tuán)的高分子類分散
劑；
所述的光敏樹脂為1 ,6-已二醇雙丙烯酸酯(HDDA)、二縮丙二醇雙丙烯酸酯(DPGDA)、三縮丙二醇雙丙烯酸酯(TPGDA)，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的一種或幾種按任意比例混合，其粘度范圍在1-200mPa·s；所述的光引發(fā)劑為2 ,4 ,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦(TPO)。
2 .如權(quán)利要求1所述的一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料，其特征是：所述的氧化鋯粉體采用粒徑為50nm–5μm的球形粉體顆粒。
3 .如權(quán)利要求1所述的一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料，其特征是：所述的高分子類分散劑為KOS110，KOS163，KOS190，Solsperse 3000，Solsperse 17000，Solsperse 20000中的一種或幾種按任意比例混合。
4 .一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟：

1)按權(quán)利要求1所述配方的比例關(guān)系將氧化鋯粉體、高分子類分散劑、光敏樹脂、光引發(fā)劑混合攪拌；
2)將上述混合物攪拌均勻后放入球磨機(jī)中球磨，其中，球磨珠與氧化鋯粉體等重，球磨速率為100-400r/min，球磨時(shí)間為2-24h；
3)將上述球磨后的漿料過35目篩，即可得到氧化鋯陶瓷漿料。

一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料及其制備方法，屬于增材制造成型技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
[0002] 高性能陶瓷材料具有在極端條件下服役的特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于航空航天、國防工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。但是，要實(shí)現(xiàn)在極端條件下的應(yīng)用，先進(jìn)陶瓷材料結(jié)構(gòu)件一般都需要具有一定的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與形狀。由于具有顯著的優(yōu)勢，增材制造技術(shù)在高性能陶瓷材料的低成本、高精度、快速成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的制造中具有較為廣闊的應(yīng)用潛力。在陶瓷材料眾多增材制造技術(shù)中，因光固化成型工藝的優(yōu)勢更加突出，所以基于光固化原理的陶瓷增材制造技術(shù)成為未來發(fā)展的主要方向。

[0003] 氧化鋯陶瓷具有優(yōu)越的力學(xué)性能，比如高的斷裂韌性和彎曲強(qiáng)度，又因?yàn)楦邚?qiáng)度從而被贊為“陶瓷鋼”。同時(shí)，由于其具有較好的生物相容性，也被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)人工義齒?；诠夤袒淼脑霾闹圃旒夹g(shù)采用的原料為陶瓷漿料，要獲得無缺陷、高性能的陶瓷結(jié)構(gòu)件，首先就要求制備高性能的陶瓷漿料，即保證高固含量(大于40vol .％)的前提下，同時(shí)要求漿料具有較低的粘度。但目前文獻(xiàn)報(bào)道的氧化鋯陶瓷漿料的固含量低于50vol .％，而且，現(xiàn)有的漿料的還存在易分層、分散不均一、無法長期保存等缺點(diǎn)，采用光固化增材制造成型技術(shù)獲得的陶瓷坯體還要經(jīng)過脫脂、燒結(jié)過程，而最終得到的氧化鋯陶瓷件存在裂紋、強(qiáng)度低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)陶瓷漿料制備工藝得到的漿料產(chǎn)品，存在易分層、
分散不均一、無法長期保存等缺點(diǎn)，而提供一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料及
其制備方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明的一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料，該漿料中各組分的體積
百分比如下：

[0008] 其中，所述的氧化鋯粉體采用粒徑為50nm–5μm的球形、近球形粉體顆粒；
[0009] 所述的高分子類分散劑為含有羧基、酯基、氨基或羰基官能團(tuán)的高分子類分散劑；
[0010] 所述的光敏樹脂為1 ,6 -已二醇雙丙烯酸酯(H D D A) 、二縮丙二醇雙丙烯酸酯
(DPGDA)、三縮丙二醇雙丙烯酸酯(TPGDA)，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的一種或幾種按任意比例混合，其粘度范圍在1-200mPa·s；
[0011] 所述的光引發(fā)劑為2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)。
[0012] 所述的高分子類分散劑為KOS110，KOS163，KOS190，Solsperse 3000，Solsperse
17000，Solsperse 20000中的一種或幾種按任意比例混合。
[0013] 本發(fā)明的一種高固含量/低粘度光固化氧化鋯陶瓷漿料的制備方法，該方法包括
以下步驟：
[0014] 1)按上述配方的比例關(guān)系將氧化鋯粉體、高分子類分散劑、光敏樹脂、光引發(fā)劑混
合攪拌；
[0015] 2)將上述混合物攪拌均勻后放入球磨機(jī)中球磨，其中，球磨珠與氧化鋯粉體等重，
球磨速率為100-400r/min，球磨時(shí)間為2-24h；
[0016] 3)將上述球磨后的漿料過35目篩，即可得到氧化鋯陶瓷漿料。

[0017] 與傳統(tǒng)的小分子分散劑相比，高分子類分散劑的含有的固基團(tuán)和溶劑化鏈分別取
替了小分子分散劑中的親水基團(tuán)和親油基團(tuán)。常用的小分子分散劑的親油基團(tuán)為短鏈的烷
烴結(jié)構(gòu)，很難形成足夠的空間位阻層，而高分子類的分散劑彌補(bǔ)了小分子分散劑的不足，其
分子鏈的錨固基團(tuán)能通過離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵及范德華力等相互作用以單點(diǎn)吸附或多點(diǎn)
錨固的方式吸附在陶瓷顆粒表面，分子鏈的另外一端的較長的溶劑化鏈伸展開并游離于光
敏樹脂中。
[0018] 有益效果：
[0019] (1)所述的氧化鋯陶瓷漿料制備方法簡單、易操作。
[0020] (2)所述的氧化鋯陶瓷漿料具有高固相含量(75vol .％)、低粘度(200s-1時(shí)，低于
20Pa·s)的特性，且表現(xiàn)為剪切變稀行為，可滿足光固化增材制造技術(shù)需求。
[0021] (3)所述的陶瓷漿料不受材料體系限制，適用范圍廣。
[0022](4)所述的氧化鋯陶瓷漿料所用分散劑為高分子類分散劑，由于其具有錨固基團(tuán)
及溶劑化鏈，在陶瓷顆粒表面形成空間位阻效應(yīng)，有效的阻止了陶瓷顆粒的團(tuán)聚，使所得漿
料具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，不易沉降，可以長期貯存與使用，靜置30天后，沉降量僅為4％，攪拌
均勻后后仍可正常使用。
[0023] (5)所述氧化鋯陶瓷漿料可用于多種光固化增材制造成型技術(shù)，如立體光刻成型
技術(shù)(SLA)、數(shù)字光處理成型技術(shù)(DLP)。
附圖說明
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例2所述氧化鋯漿料流變性能圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例4所述氧化鋯漿料流變性能圖。

具體實(shí)施方式
[0026] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步描述。
[0027] 實(shí)施例1：
[0028] 分別稱取氧化鋯粉體(D50＝1μm)87 .75g(固含量30vol .％)，光敏樹脂HDDA35 .35g，
分散劑KOS163 0 .616g，引發(fā)劑TPO 0 .354g裝入球磨罐混合均勻，并加入87 .75g氧化鋯球磨
珠。設(shè)置球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min，球磨4h，然后過35目篩即得氧化鋯陶瓷漿料。

[0029] 實(shí)施例2：
[0030] 分別稱取氧化鋯粉體(D50＝100nm)117g(固含量40vol .％)，光敏樹脂HDDA24 .24g，
TMPTA 6 .78g，分散劑Solsperse 17000 0 .148g，引發(fā)劑TPO 0 .31g裝入球磨罐混合均勻，并
加入117g氧化鋯球磨珠。設(shè)置球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為400r/min，球磨6h，然后過35目篩即得氧化鋯陶
瓷漿料。并測試其流變性能，測定的剪切率為0-200s-1，分別得到粘度與剪切率、剪切應(yīng)力與
剪切率之間的關(guān)系圖，結(jié)果如圖1所示，粘度隨剪切率增大逐漸降低并趨于穩(wěn)定，當(dāng)剪切率
為200s-1時(shí)，粘度為0 .3Pa·s，剪切應(yīng)力隨剪切率增大而增大。
[0031] 實(shí)施例3：
[0032] 分別稱取氧化鋯粉體(D50＝500nm)131 .63g (固含量45vol .％) ，光敏樹脂DPGDA
28 .88g，分散劑Solsperse 20000 4 .82g，引發(fā)劑TPO 0 .289g裝入球磨罐混合均勻，并加入
131 .63g氧化鋯球磨珠。設(shè)置球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨18h，然后過35目篩即得氧化鋯陶
瓷漿料。

[0033] 實(shí)施例4：
[0034] 分別稱取氧化鋯粉體(D50＝100nm)160 .88g (固含量55vol .％) ，光敏樹脂HDDA
18 .18g，TMPTA 5 .09g，分散劑KOS110 3 .68g，引發(fā)劑TPO 0 .23g裝入球磨罐混合均勻，并加
入160 .88g氧化鋯球磨珠。設(shè)置球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨12h，然后過35目篩即得氧化鋯
陶瓷漿料。并測試其流變性能，測定的剪切率為0-200s-1，分別得到粘度與剪切率、剪切應(yīng)力
與剪切率之間的關(guān)系圖，結(jié)果如圖2所示，粘度并不隨剪切力變化，當(dāng)剪切率為200s-1時(shí)，粘
度為1 .5Pa·s，剪切應(yīng)力隨剪切率增大而增大。