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領域。
本發明的陶瓷漿料，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、光引發劑混合攪拌均勻后，放入球磨機中球磨，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；所述的光引發劑為2 ,4 ,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)。
2 .如權利要求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)按權利要求1所述配方的比例關系將氧化鋯粉體、高分子類分散劑、光敏樹脂、光引發劑混合攪拌；
2)將上述混合物攪拌均勻后放入球磨機中球磨，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
技術領域
[0001] 本發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領域。
背景技術
[0002] 高性能陶瓷材料具有在極端條件下服役的特點，所以被廣泛應用于航空航天、國防工業的各個領域。但是，要實現在極端條件下的應用，先進陶瓷材料結構件一般都需要具有一定的復雜結構與形狀。由于具有顯著的優勢，增材制造技術在高性能陶瓷材料的低成本、高精度、快速成型復雜結構件的制造中具有較為廣闊的應用潛力。在陶瓷材料眾多增材制造技術中，因光固化成型工藝的優勢更加突出，所以基于光固化原理的陶瓷增材制造技術成為未來發展的主要方向。
[0003] 氧化鋯陶瓷具有優越的力學性能，比如高的斷裂韌性和彎曲強度，又因為高強度從而被贊為“陶瓷鋼”。同時，由于其具有較好的生物相容性，也被廣泛應用于生產人工義齒。基于光固化原理的增材制造技術采用的原料為陶瓷漿料，要獲得無缺陷、高性能的陶瓷結構件，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，同時要求漿料具有較低的粘度。但目前文獻報道的氧化鋯陶瓷漿料的固含量低于50vol .％，而且，現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，采用光固化增材制造成型技術獲得的陶瓷坯體還要經過脫脂、燒結過程，而最終得到的氧化鋯陶瓷件存在裂紋、強度低等問題。
發明內容
[0004] 本發明的目的是為了解決傳統陶瓷漿料制備工藝得到的漿料產品，存在易分層、
分散不均一、無法長期保存等缺點，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] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0006] 本發明的一種高固含量/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系將氧化鋯粉體、高分子類分散劑、光敏樹脂、光引發劑混
合攪拌；
[0015] 2)將上述混合物攪拌均勻后放入球磨機中球磨，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] 與傳統的小分子分散劑相比，高分子類分散劑的含有的固基團和溶劑化鏈分別取
替了小分子分散劑中的親水基團和親油基團。常用的小分子分散劑的親油基團為短鏈的烷
烴結構，很難形成足夠的空間位阻層，而高分子類的分散劑彌補了小分子分散劑的不足，其
分子鏈的錨固基團能通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用以單點吸附或多點
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，低于
20Pa·s)的特性，且表現為剪切變稀行為，可滿足光固化增材制造技術需求。
[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
及溶劑化鏈，在陶瓷顆粒表面形成空間位阻效應，有效的阻止了陶瓷顆粒的團聚，使所得漿
料具有優異的穩定性，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，如立體光刻成型
技術(SLA)、數字光處理成型技術(DLP)。
附圖說明
[0024] 圖1為本發明實施例2所述氧化鋯漿料流變性能圖；
[0025] 圖2為本發明實施例4所述氧化鋯漿料流變性能圖。
具體實施方式
[0026] 下面結合附圖和實施例對本發明的內容作進一步描述。
[0027] 實施例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。設置球磨機轉速為200r/min，球磨4h，然后過35目篩即得氧化鋯陶瓷漿料。
[0029] 實施例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，引發劑TPO 0 .31g裝入球磨罐混合均勻，并
加入117g氧化鋯球磨珠。設置球磨機轉速為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、剪切應力與
剪切率之間的關系圖，結果如圖1所示，粘度隨剪切率增大逐漸降低并趨于穩定，當剪切率
為200s-1時，粘度為0 .3Pa·s，剪切應力隨剪切率增大而增大。
[0031] 實施例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。設置球磨機轉速為300r/min，球磨18h，然后過35目篩即得氧化鋯陶
瓷漿料。
[0033] 實施例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。設置球磨機轉速為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、剪切應力
與剪切率之間的關系圖，結果如圖2所示，粘度并不隨剪切力變化，當剪切率為200s-1時，粘
度為1 .5Pa·s，剪切應力隨剪切率增大而增大。
