一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材及其制备技术
阅读说明：本技术 一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材及其制备技术 (Wire for fused deposition printing ceramic and preparation technology thereof ) 是由 马涛 于 2021-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材,包括陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂和分散剂,其中,陶瓷粉体体积分数为10-70％,热塑性材料体积分数为20-85％,粘结剂体积分数为5-10％,分散剂占陶瓷粉体的质量百分比0-3％。本申请中,通过选用合适的热塑性材料、分散剂和粘结剂可制得具有优异力学性能、粗细均匀的丝材,相比较于现有技术中的制备方式,本申请所采用的方法,操作简单,对设备要求低,制备周期短,易于存放。(The invention discloses a wire for fused deposition printing ceramic, which comprises ceramic powder, a thermoplastic material, a binder and a dispersant, wherein the volume fraction of the ceramic powder is 10-70%, the volume fraction of the thermoplastic material is 20-85%, the volume fraction of the binder is 5-10%, and the dispersant accounts for 0-3% of the mass of the ceramic powder. In this application, can make the silk material that has excellent mechanical properties, thickness are even through choosing suitable thermoplastic material, dispersant and binder, compare the preparation method among the prior art, the method that this application adopted, easy operation, it is low to the equipment requirement, preparation cycle is short, easily deposits.)
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材及其制备技术。
背景技术
陶瓷材料具有熔点高、硬度大、耐磨性好及抗氧化等优点，可应用于航空航天、日用产品等领域，但高精度、复杂结构的陶瓷零件加工难度大，成本较高。而增材制造技术可简洁、自动制备出各种复杂形状的产品，故3D打印技术与陶瓷材料的结合可解决复杂陶瓷零件的成型问题。
目前应用于陶瓷零件制造的3D打印技术，均存在一些缺点和不足，例如，光固化成型原料和设备昂贵，浪费原料较严重；喷墨打印制备的产品致密度低，容易形成裂纹；选区激光烧结可打印材料体系较少。而熔融沉积技术仅需将热塑性材料与陶瓷粉体混合制备出丝材，制备成本低，易于存放。
因此，基于熔融沉积打印技术具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材及其制备技术。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材，包括陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂和分散剂，其中，陶瓷粉体体积分数为10-70％，热塑性材料体积分数为20-85％，粘结剂体积分数为5-10％，分散剂占陶瓷粉体的质量百分比0-3％。
优选地，所述陶瓷粉体为可为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化镁、尖晶石、碳化物、氮化物中的其中一种。
优选地，所述陶瓷粉体的粒径100nm、500nm、1μm三个等级中的其中一种。
优选地，所述热塑性材料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺中的其中一种或几种。
优选地，所述粘结剂为聚乙二醇、石蜡中的一种或几种。
优选地，所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛脂、十二烷基苯磺酸钠中的其中一种或几种。
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材的制备技术，包括以下步骤：
a.将陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂、分散剂加入高分子密炼机中进行混合，设置搅拌速度150-300r/min、密炼温度130-160℃和密炼时间30-60min，其中加料顺序为热塑性材料-陶瓷粉体-粘结剂-分散剂；
b.将a步骤中得到的密炼材料经挤出机在130-155℃，以1-5米/min速度挤出，进行拉丝并缠绕得到卷状，进行存放。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本申请中，通过选用合适的热塑性材料、分散剂和粘结剂可制得具有优异力学性能、粗细均匀的丝材，相比较于现有技术中的制备方式，本申请所采用的方法，操作简单，对设备要求低，制备周期短，易于存放。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材，包括陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂和分散剂，其中，陶瓷粉体体积分数为70％，热塑性材料体积分数为20％，粘结剂体积分数为10％，分散剂占陶瓷粉体的质量百分比0％；
陶瓷粉体为可为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化镁、尖晶石、碳化物、氮化物中的其中一种，陶瓷粉体的粒径为100nm；
热塑性材料：聚乙烯20vol％；
粘结剂：石蜡10vol％；
分散剂：不加；
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材的制备技术，包括以下步骤：
a.将陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂、分散剂加入高分子密炼机中进行混合，设置搅拌速度300r/min、密炼温度160℃和密炼时间60min，其中加料顺序为热塑性材料-陶瓷粉体-粘结剂-分散剂；
b.将a步骤中得到的密炼材料经挤出机在155℃，以1米/min速度挤出，进行拉丝并缠绕得到卷状，进行存放。
实施例2
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材，包括陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂和分散剂，其中，陶瓷粉体体积分数为10％，热塑性材料体积分数为85％，粘结剂体积分数为5％，分散剂占陶瓷粉体的质量百分比1％；
陶瓷粉体为可为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化镁、尖晶石、碳化物、氮化物中的其中一种，陶瓷粉体的粒径为500nm；
热塑性材料：聚丙烯85vol％；
粘结剂：聚乙二醇5vol％；
分散剂：聚乙烯醇1wt％；
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材的制备技术，包括以下步骤：包括以下步骤：
a.将陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂、分散剂加入高分子密炼机中进行混合，设置搅拌速度150r/min、密炼温度130℃和密炼时间30min，其中加料顺序为热塑性材料-陶瓷粉体-粘结剂-分散剂；
b.将a步骤中得到的密炼材料经挤出机在135℃，以5米/min速度挤出，进行拉丝并缠绕得到卷状，进行存放。
实施例3
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材，包括陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂和分散剂，其中，陶瓷粉体体积分数为40％，热塑性材料体积分数为52％，粘结剂体积分数为8％，分散剂占陶瓷粉体的质量百分比3％；
陶瓷粉体为可为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化镁、尖晶石、碳化物、氮化物中的其中一种，陶瓷粉体的粒径为1μm；
热塑性材料：聚苯乙烯52vol％；
粘结剂：聚乙二醇8vol％；
分散剂：十二烷基苯磺酸钠3wt％；
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材的制备技术，包括以下步骤：包括以下步骤：
a.将陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂、分散剂加入高分子密炼机中进行混合，设置搅拌速度250r/min、密炼温度145℃和密炼时间45min，其中加料顺序为热塑性材料-陶瓷粉体-粘结剂-分散剂；
b.将a步骤中得到的密炼材料经挤出机在140℃，以3米/min速度挤出，进行拉丝并缠绕得到卷状，进行存放。
实施例4
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材，包括陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂和分散剂，其中，陶瓷粉体体积分数为60％，热塑性材料体积分数为34％，粘结剂体积分数为6％，分散剂占陶瓷粉体的质量百分比1.5％；
陶瓷粉体为可为氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化镁、尖晶石、碳化物、氮化物中的其中一种，陶瓷粉体的粒径为500nm；
热塑性材料：聚乙烯34vol％；
粘结剂：石蜡6vol％；
分散剂：聚乙烯醇缩丁醛脂1.5wt％；
一种用于熔融沉积打印陶瓷的丝材的制备技术，包括以下步骤：包括以下步骤：
a.将陶瓷粉体、热塑性材料、粘结剂、分散剂加入高分子密炼机中进行混合，设置搅拌速度200r/min、密炼温度145℃和密炼时间60min，其中加料顺序为热塑性材料-陶瓷粉体-粘结剂-分散剂；
b.将a步骤中得到的密炼材料经挤出机在145℃，以2米/min速度挤出，进行拉丝并缠绕得到卷状，进行存放。
基于实施例1-4所制备的丝材的性能参数为：
实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。