一种建材釉面的打印方法
阅读说明：本技术 一种建材釉面的打印方法 (Printing method of building material glaze ) 是由 石明文 黄大泱 王礼 卢佩玉 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种建材釉面的打印方法,属于建材技术领域,所述的建材釉面的打印方法包括以下步骤：(1)、制备打印浆料；(2)、将浆料倒入到光固化3D打印机料筒内,根据数字模型,在坯体层的X-Y面上通过预设打印参数逐层喷出浆料形成釉面层,完成打印。所述打印浆料由以下重量份原料制备而成：65～75份陶瓷粉体、10～20份熔块、10～20份光敏树脂、1～3份表面活性剂、0.5～1.5份光引发剂。所述的建材釉面的打印方法通过优化打印浆料,通过降低打印浆料的粘度,优化流变性能,同时通过对氮化铝、磷酸钙进行改性,得到了具有良好的抗弯强度、致密度的陶瓷。(The invention discloses a printing method of a building material glaze, belonging to the technical field of building materials, and the printing method of the building material glaze comprises the following steps: (1) preparing printing slurry; (2) and pouring the slurry into a charging barrel of the photocuring 3D printer, and according to the digital model, spraying the slurry layer by layer on the X-Y surface of the green body layer by presetting printing parameters to form a glaze layer so as to finish printing. The printing paste is prepared from the following raw materials in parts by weight: 65-75 parts of ceramic powder, 10-20 parts of frit, 10-20 parts of photosensitive resin, 1-3 parts of surfactant and 0.5-1.5 parts of photoinitiator. According to the printing method of the building material glaze surface, the printing slurry is optimized, the viscosity of the printing slurry is reduced, the rheological property is optimized, and meanwhile, the aluminum nitride and the calcium phosphate are modified, so that the ceramic with good bending strength and compactness is obtained.)
技术领域
本发明涉及建材技术领域，具体涉及一种建材釉面的打印方法。
背景技术
3D打印技术即快速成型技术，又称为增材制造。它是以数字模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术结合了材料技术、数字建模、信息处理等多领域的前沿技术，打破了传统加工的思维模式。
研究表面陶瓷浆料的流变性能对3D 打印成型的可操作性至关重要，同时也会对打印陶瓷产品的致密度及力学性能产生影响。
CN105198414A公开了一种3D打印用陶瓷材料，包括按重量计的如下组分：氧化锆粉末 50~150重量份、氧化锆粉末处理剂 10~30重量份、分散介质 100~500重量份、单晶蓝宝石晶须 1~10重量份、稳定剂 1~10重量份、光固化剂 5~50重量份。其抗弯强度为749~768，仍有待提高，且其流变性能存在不足。
发明内容
本发明提供一种建材釉面的打印方法，所述的打印出的釉面通过烧结形成陶瓷，具有良好的抗弯强度。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
一种建材釉面的打印方法，包括以下步骤：
（1）、制备打印浆料；
（2）、将浆料倒入到光固化3D打印机料筒内，根据数字模型，在坯体层的X-Y面上通过预设打印参数逐层喷出浆料形成釉面层，完成打印。
作为一种优先方案，将步骤（2）所得物在1300~1400℃下烧结1~4h得到陶瓷。
作为一种优选方案，所述打印浆料由以下重量份原料制备而成：65~75份陶瓷粉体、10~20份熔块、10~20份光敏树脂、1~3份表面活性剂、0.5~1.5份光引发剂。
作为一种优选方案，所述打印浆料由以下重量份原料制备而成：70份陶瓷粉体、12份熔块、14.2份光敏树脂、2份表面活性剂、0.8份光引发剂。
作为一种优选方案，所述陶瓷粉体由以下重量份原料混合而成：50~65份氧化锆、10~20份羟基磷灰石、8~12份改性氮化铝、6~10份改性磷酸钙、2~5份氧化钡、1~4份云母粉。
作为一种优选方案，所述陶瓷粉体由以下重量份原料混合而成：61份氧化锆、15份羟基磷灰石、10份改性氮化铝、8份改性磷酸钙、4份氧化钡、2份云母粉。
作为一种优选方案，所述改性氮化铝的制备方法为：
S1、将10~20重量份氮化铝粉加入到40~60重量份丙酮中，分散均匀，加入1~3重量份三正辛基氧膦、0.2~0.5重量份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，以100~500rpm转速搅拌30~80min，得到氮化铝分散液；
S2、将1~4重量份醋酸钇、0.5~2重量份冰醋酸加入到8~15重量份无水乙醇中，配制形成改性液；
S3、将改性液滴入氮化铝分散液中，再加入0.1~0.5重量份浓氨水，在70~85℃水浴下，以200~600rpm转速搅拌60~120min，过滤，干燥，得到改性氮化铝。
本发明的发明人在大量研究中发现，在本发明的打印浆料中，通过对氮化铝进行改性，一方面可以显著提高机械强度，另外一方面，通过改性可以有效的降低打印浆料的粘度，优化流变性能，提高空间位阻作用，抑制粉体絮凝团聚，同时改性后能够改善其与本发明所述的光敏树脂的相溶性。
且发明人发现，采取不同的改性方法对氮化铝进行改性对于机械性能的提高是不同的，采取本发明所述的改性方法相比于其他方法能够更加显著提高机械性能。
作为一种优选方案，所述改性磷酸钙的制备方法为：
S11、将10~20重量份磷酸钙加入到30~50重量份无水乙醇中，分散均匀，再加入0.8~1.5重量份油酸钠、0.5~1.2戊二酸，以200~500rpm转速搅拌50~100min，得到磷酸钙混合液；
S12、将2~4重量份月桂基硫酸三乙醇胺加入到磷酸钙混合液中，在60~80℃下，以200~600W超声处理20~50min，过滤，干燥，得到改性磷酸钙。
本发明首先通过油酸钠、戊二酸对磷酸钙进行预处理，再通过月桂基硫酸三乙醇胺改性处理，将其加入到打印浆料中，其可以有效的降低体系的粘度，优化流变性能，从而提高打印的可操作性，提高整体的机械性能。
作为一种优选方案，所述熔块的制备方法为：按照重量份配比称取：20~30份堇青石、18~25份白云石、10~20份方解石、8~12份硼砂、8~12份硼镁石、6~10份硅酸锆、4~8份碳酸钙、1~4份氧化钡、0.5~2份硼酸，将上述原料混合均匀，在1400~1500℃下熔融1~4h，入水淬冷，烘干，粉碎至100~400目，即得熔块。
作为一种优选方案，所述光敏树脂由双酚A环氧丙烯酸酯树脂、二缩三丙二醇二丙烯酸酯按照重量比1：0.5~2组成.
作为一种优选方案，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠.
作为一种优选方案，所述光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯。
作为一种优选方案，所述步骤（2）预设的打印参数为：单层40~100μm，单层曝光时间5~8s，单位面积曝光能量2~4mJ/cm2。
本发明的有益效果：本发明所述的建材釉面的打印方法通过优化打印浆料，通过降低打印浆料的粘度，优化流变性能，同时通过对氮化铝、磷酸钙进行改性，得到了具有良好的抗弯强度、致密度的陶瓷。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。
实施例1
一种建材釉面的打印方法，包括以下步骤：
（1）、制备打印浆料；
（2）、将浆料倒入到光固化3D打印机料筒内，根据数字模型，在坯体层的X-Y面上通过预设打印参数逐层喷出浆料形成釉面层，完成打印；
（3）将步骤（2）所得物在1350℃下烧结2h，得到陶瓷。
所述预设打印参数为：单层50μm，单层曝光时间6s，单位面积曝光能量3mJ/cm2。
所述打印浆料由以下重量份原料制备而成：70份陶瓷粉体、12份熔块、14.2份光敏树脂、2份十二烷基苯磺酸钠、0.8份2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯。
所述光敏树脂由双酚A环氧丙烯酸酯树脂、二缩三丙二醇二丙烯酸酯按照重量比1：1组成。
所述陶瓷粉体由以下重量份原料混合而成：61份氧化锆、15份羟基磷灰石、10份改性氮化铝、8份改性磷酸钙、4份氧化钡、2份云母粉。
所述改性氮化铝的制备方法为：
S1、将15重量份氮化铝粉加入到45重量份丙酮中，分散均匀，加入2重量份三正辛基氧膦、0.4重量份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，以300rpm转速搅拌60min，得到氮化铝分散液；
S2、将2重量份醋酸钇、0.8重量份冰醋酸加入到12.2重量份无水乙醇中，配制形成改性液；
S3、将改性液滴入氮化铝分散液中，再加入0.2重量份浓氨水，在78℃水浴下，以400rpm转速搅拌80min，过滤，干燥，得到改性氮化铝。
所述改性磷酸钙的制备方法为：
S11、将12重量份磷酸钙加入到38重量份无水乙醇中，分散均匀，再加入1重量份油酸钠、0.8戊二酸，以300rpm转速搅拌80min，得到磷酸钙混合液；
S12、将3重量份月桂基硫酸三乙醇胺加入到磷酸钙混合液中，在70℃下，以400W超声处理30min，过滤，干燥，得到改性磷酸钙。
所述熔块的制备方法为：按照重量份配比称取：28份堇青石、20份白云石、15份方解石、10份硼砂、10份硼镁石、8份硅酸锆、6份碳酸钙、2份氧化钡、1份硼酸，将上述原料混合均匀，在1480℃下熔融2h，入水淬冷，烘干，粉碎至200目，即得熔块。
实施例2
一种建材釉面的打印方法，包括以下步骤：
（1）、制备打印浆料；
（2）、将浆料倒入到光固化3D打印机料筒内，根据数字模型，在坯体层的X-Y面上通过预设打印参数逐层喷出浆料形成釉面层，完成打印；
（3）将步骤（2）所得物在1350℃下烧结2h，得到陶瓷。
所述预设打印参数为：单层50μm，单层曝光时间6s，单位面积曝光能量3mJ/cm2。
所述打印浆料由以下重量份原料制备而成：66.5份陶瓷粉体、20份熔块、10份光敏树脂、3份十二烷基苯磺酸钠、0.5份2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯。
所述陶瓷粉体由以下重量份原料混合而成：61份氧化锆、15份羟基磷灰石、12份改性氮化铝、6份改性磷酸钙、2份氧化钡、4份云母粉。
所述改性氮化铝的制备方法为：
S1、将10重量份氮化铝粉加入到40重量份丙酮中，分散均匀，加入1重量份三正辛基氧膦、0.2重量份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，以500rpm转速搅拌50min，得到氮化铝分散液；
S2、将1重量份醋酸钇、0.5重量份冰醋酸加入到8.5重量份无水乙醇中，配制形成改性液；
S3、将改性液滴入氮化铝分散液中，再加入0.2重量份浓氨水，在70℃水浴下，以200rpm转速搅拌120min，过滤，干燥，得到改性氮化铝。
所述改性磷酸钙的制备方法为：
S11、将10重量份磷酸钙加入到30重量份无水乙醇中，分散均匀，再加入0.8重量份油酸钠、0.5戊二酸，以200rpm转速搅拌80min，得到磷酸钙混合液；
S12、将2重量份月桂基硫酸三乙醇胺加入到磷酸钙混合液中，在75℃下，以200W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性磷酸钙。
所述熔块的制备方法为：按照重量份配比称取：28份堇青石、20份白云石、15份方解石、10份硼砂、10份硼镁石、8份硅酸锆、6份碳酸钙、2份氧化钡、1份硼酸，将上述原料混合均匀，在1480℃下熔融2h，入水淬冷，烘干，粉碎至200目，即得熔块。
实施例3
一种建材釉面的打印方法，包括以下步骤：
（1）、制备打印浆料；
（2）、将浆料倒入到光固化3D打印机料筒内，根据数字模型，在坯体层的X-Y面上通过预设打印参数逐层喷出浆料形成釉面层，完成打印。
（3）将步骤（2）所得物在1350℃下烧结2h，得到陶瓷。
所述预设打印参数为：单层50μm，单层曝光时间6s，单位面积曝光能量3mJ/cm2。
所述打印浆料由以下重量份原料制备而成：67.3份陶瓷粉体、12份熔块、18份光敏树脂、1.5份十二烷基苯磺酸钠、1.2份2，4，6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯。
所述陶瓷粉体由以下重量份原料混合而成：59份氧化锆、20份羟基磷灰石、8份改性氮化铝、7份改性磷酸钙、5份氧化钡、1份云母粉。
所述改性氮化铝的制备方法为：
S1、将20重量份氮化铝粉加入到60重量份丙酮中，分散均匀，加入3重量份三正辛基氧膦、0.5重量份乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，以400rpm转速搅拌50min，得到氮化铝分散液；
S2、将4重量份醋酸钇、2重量份冰醋酸加入到14重量份无水乙醇中，配制形成改性液；
S3、将改性液滴入氮化铝分散液中，再加入0.5重量份浓氨水，在80℃水浴下，以500rpm转速搅拌90min，过滤，干燥，得到改性氮化铝。
所述改性磷酸钙的制备方法为：
S11、将20重量份磷酸钙加入到50重量份无水乙醇中，分散均匀，再加入1.5重量份油酸钠、1.2戊二酸，以400rpm转速搅拌60min，得到磷酸钙混合液；
S12、将4重量份月桂基硫酸三乙醇胺加入到磷酸钙混合液中，在75℃下，以500W超声处理40min，过滤，干燥，得到改性磷酸钙。
所述熔块的制备方法为：按照重量份配比称取：28份堇青石、20份白云石、15份方解石、10份硼砂、10份硼镁石、8份硅酸锆、6份碳酸钙、2份氧化钡、1份硼酸，将上述原料混合均匀，在1480℃下熔融2h，入水淬冷，烘干，粉碎至200目，即得熔块。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1采取氮化铝替换改性氮化铝，其他都相同。
对比例2
对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2所述的改性氮化铝的制备方法不同于实施例1，其他都相同。
在本对比例中，不含有实施例1的步骤S1。
所述改性氮化铝的制备方法为：
S1、将2重量份醋酸钇、0.8重量份冰醋酸加入到12.2重量份无水乙醇中，配制形成改性液；
S2、将5重量份氮化铝加入到改性液中，再加入0.2重量份浓氨水，在78℃水浴下，以400rpm转速搅拌80min，过滤，干燥，得到改性氮化铝。
对比例3
对比例3与实施例1不同之处在于，对比例3所述的改性氮化铝的制备方法不同于实施例1，其他都相同。
在本对比例中采用硬脂酸替换三正辛基氧膦，采取硅烷偶联剂KH550替换乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。
所述改性氮化铝的制备方法为：
S1、将15重量份氮化铝粉加入到45重量份丙酮中，分散均匀，加入2重量份硬脂酸、0.4重量份硅烷偶联剂KH550，以300rpm转速搅拌60min，得到氮化铝分散液；
S2、将2重量份醋酸钇、0.8重量份冰醋酸加入到12.2重量份无水乙醇中，配制形成改性液；
S3、将改性液滴入氮化铝分散液中，再加入0.2重量份浓氨水，在78℃水浴下，以400rpm转速搅拌80min，过滤，干燥，得到改性氮化铝。
对比例4
对比例4与实施例1不同之处在于，对比例4采用磷酸钙替换改性磷酸钙，其他都相同。
对比例5
对比例5与实施例1不同之处在于，对比例5所述的改性磷酸钙的制备方法不同于实施例1，其他都相同。
在本对比例中，所述的改性磷酸钙采用六偏磷酸钠改性。
所述改性磷酸钙的制备方法为：
S11、将12重量份磷酸钙加入到38重量份无水乙醇中，分散均匀，再加入1.8重量份六偏磷酸钠，以300rpm转速搅拌80min，过滤，干燥，得到改性磷酸钙。
为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：
1.实施例1~3、对比例1~5所述的抗弯强度测试如表1。
表1 测试结果
从表1可看出，本发明所述的建材釉面的打印方法打印出的陶瓷具有良好的抗弯强度。
对比实施例1~3可知，不同原料的配比以及改性物的制备参数能够影响陶瓷的抗弯强度。
对比实施例1与对比例1~3可知，本发明所述的改性氮化铝能够显著提高抗弯强度，且不同的方法制备出的改性氮化铝能够显著影响到陶瓷的抗弯强度，本发明所述的方法相比于其他方法制备得到的改性氮化铝能够更加显著的提高抗弯强度。
对比实施例1与对比例4、5可知，本发明所述的改性磷酸钙能够显著提高抗弯强度，采取本发明所述的改性方法相比于其他方法能够更加显著的提高抗弯强度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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