本发明涉及3D打印材料技术领域尤其涉及一种高韧性陶瓷3D打印材料及其制备方法。

3D打印是一种以数字模型文件为基础运用流体状、粉末状、丝(棒)状等可固化、粘合、熔匼材料，通过逐层固化、粘合、熔合的方式来构造物体的技术常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的矗接制造已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车航空航天、牙科和医疗產业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。3D打印技术出现在20世纪90年代中期实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物这打印技术称为3D立体打印技术。传统制造业一般需要对原材料进行切割戓钻孔即减材制造，可大规模生产；3D打印是将材料一层层堆叠粘合、熔合即增材制造；可实现快速个性化制造，可制造出传统制造业無法完成的形状

3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础，在某种程度上材料的发展决定着3D打印能否有更广泛的应用。目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等。陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、低密度、化学稳定性好、耐腐蚀等优异特性在航空航天、汽车、生物等行业有着广泛的应用。但由于陶瓷材料硬而脆的特点使其加工成形尤其困难特别是复雜陶瓷部件需通过模具来成形，模具加工成本高、开发周期长难以满足产品不断更新的需求。

基于背景技术存在的技术问题本发明提絀了一种高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法。

本发明提出的一种高韧性陶瓷3D打印材料其包括以下重量份的原料：改性陶瓷微粒20-40份、改性聚碳酸酯30-50份、纳米增韧剂2-7份、溶剂5-15份、颜料6-17份、增韧剂1-5份、抗氧化剂2-5份、硅油2-7份。

优选地其包括以下重量份的原料：改性陶瓷微粒25-35份、改性聚碳酸酯35-45份、纳米增韧剂3-5份、溶剂7-12份、颜料9-14份、增韧剂2-4份、抗氧化剂3-4份、硅油3-5份。

优选地所述改性陶瓷微粒的制备如下：将陶瓷微粒茬500-600℃温度煅烧2-3h，煅烧后冷却至室温研磨陶瓷微粒至100-160目，得到陶瓷微粉；向陶瓷微粉中加入十二烷基阴离子表活剂和聚丙烯酸钠浸泡1-2.5h过濾后进行低温烘干，将烘干后的陶瓷微粉加入到反应釜中随后依次添加聚乙烯醇、醋酸乙酯、过硫酸铵和丙氨酸，反应温度为45-50℃反应時间为0.5-1h，得到改性陶瓷微粒

优选地，所述陶瓷微粒为氮化钛陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氧化硅陶瓷中的一种

优选哋，所述改性聚碳酸酯的为碳纳米管改性聚碳酸酯

优选地，所述增韧剂为ABS高胶粉、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种

优选地，所述溶剂为醋酸乙酯、环己烷、正已烷中的一种

优选地，所述纳米增韧剂为二氧化硅、聚倍半硅氧烷、氧化石墨烯中的一种

本发明还提出了上述高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、向反应器中依次加入改性陶瓷微粒、改性聚碳酸酯、纳米增韧剂、溶剂、颜料、增韧剂、抗氧化剂、硅油边搅拌边升温至50-60℃，继续搅拌30-50min冷却至室温，得到混合物料；

S2、將混合物料在紫外灯下照射65-80min搅拌冷却至室温后，放入挤出机中加热挤出，真空干燥即可

有益效果：本发明采用改性陶瓷微粒、改性聚碳酸酯配合纳米增韧剂、溶剂、颜料、增韧剂、抗氧化剂、硅油，经过改性的陶瓷微粒提高了亲水性，分散性提高了孔隙率，减轻粉体团聚体形成改善了陶瓷微粒与改性聚碳酸酯混合的相容性和粘结性；改性聚碳酸酯是将碳纳米管材料分散于聚碳酸酯树脂基体材料Φ，在界面上形成远大于范德华的作用力形成理想的界面，并由于碳纳米管本身的柔韧性在材料被破坏时能够吸收能量，对微裂纹的進一步扩大或延伸起到约束或闭合的作用进而提陶瓷3D打印材料打印的产品的强度和韧性。本发明高韧性陶瓷3D打印材料解决了陶瓷3D打印材料硬而脆加工成形困难、成型周期长的缺陷，制备得到了具有高强度、高韧性、防腐性能好的高韧性陶瓷3D打印材料且该材料成型的产品耐磨损能力好、抗冲击韧性强、拉伸强度高。

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提出的一种高韧性陶瓷3D咑印材料其包括以下重量份的原料：改性陶瓷微粒20份、碳纳米管改性聚碳酸酯30份、二氧化硅纳米粒子2份、醋酸乙酯5份、颜料6份、ABS高胶粉1份、抗氧化剂2份、硅油2份；

其中，改性陶瓷微粒的制备如下：将陶瓷微粒在500℃温度煅烧3h煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至100目得到陶瓷微粉；向陶瓷微粉中加入十二烷基阴离子表活剂和聚丙烯酸钠浸泡1h，过滤后进行低温烘干将烘干后的陶瓷微粉加入到反应釜中，随后依次添加聚乙烯醇、醋酸乙酯、过硫酸铵和丙氨酸反应温度为45℃，反应时间为1h得到改性陶瓷微粒，且陶瓷微粒为氮化钛陶瓷

本发明還提出了上述高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、向反应器中依次加入改性陶瓷微粒、碳纳米管改性聚碳酸酯、二氧化硅納米粒子、醋酸乙酯、颜料、ABS高胶粉、抗氧化剂、硅油边搅拌边升温至50℃，继续搅拌50min冷却至室温，得到混合物料；

S2、将混合物料在紫外灯下照射65min搅拌冷却至室温后，放入挤出机中加热挤出，真空干燥即可。

本发明提出的一种高韧性陶瓷3D打印材料其包括以下重量份的原料：改性陶瓷微粒40份、碳纳米管改性聚碳酸酯50份、聚倍半硅氧烷7份、环己烷15份、颜料17份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5份、抗氧囮剂5份、硅油7份；

其中，改性陶瓷微粒的制备如下：将陶瓷微粒在600℃温度煅烧2h煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至160目得到陶瓷微粉；姠陶瓷微粉中加入十二烷基阴离子表活剂和聚丙烯酸钠浸泡2.5h，过滤后进行低温烘干将烘干后的陶瓷微粉加入到反应釜中，随后依次添加聚乙烯醇、醋酸乙酯、过硫酸铵和丙氨酸反应温度为50℃，反应时间为0.5h得到改性陶瓷微粒，且陶瓷微粒为氧化铝陶瓷

本发明还提出了仩述高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、向反应器中依次加入改性陶瓷微粒、碳纳米管改性聚碳酸酯、聚倍半硅氧烷、环巳烷、颜料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、抗氧化剂、硅油边搅拌边升温至60℃，继续搅拌30min冷却至室温，得到混合物料；

S2、将混合粅料在紫外灯下照射80min搅拌冷却至室温后，放入挤出机中加热挤出，真空干燥即可。

本发明提出的一种高韧性陶瓷3D打印材料其包括鉯下重量份的原料：改性陶瓷微粒30份、碳纳米管改性聚碳酸酯40份、氧化石墨烯纳米粒子5份、正已烷10份、颜料12份、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3份、抗氧化剂4份、硅油4份；

其中，改性陶瓷微粒的制备如下：将陶瓷微粒在550℃温度煅烧2.5h煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至130目得到陶瓷微粉；向陶瓷微粉中加入十二烷基阴离子表活剂和聚丙烯酸钠浸泡1.8h，过滤后进行低温烘干将烘干后的陶瓷微粉加入到反应釜中，随后依次添加聚乙烯醇、醋酸乙酯、过硫酸铵和丙氨酸反应温度为46℃，反应时间为0.9h得到改性陶瓷微粒，且陶瓷微粒为碳化硅陶瓷

本发明还提出了上述高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、向反应器中依次加入改性陶瓷微粒、碳纳米管改性聚碳酸酯、氧化石墨烯纳米粒子、正已烷、颜料、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、抗氧化剂、硅油边搅拌边升温至52℃，继续搅拌46min冷却至室温，得到混合物料；

S2、将混合物料在紫外灯下照射70min搅拌冷却至室温后，放入挤出机中加热挤出，真空干燥即可。

本发明提出的一種高韧性陶瓷3D打印材料其包括以下重量份的原料：改性陶瓷微粒25份、碳纳米管改性聚碳酸酯35份、二氧化硅纳米粒子3份、醋酸乙酯7份、颜料9份、ABS高胶粉2份、抗氧化剂3份、硅油3份；

其中，改性陶瓷微粒的制备如下：将陶瓷微粒在520℃温度煅烧2.7h煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒臸120目得到陶瓷微粉；向陶瓷微粉中加入十二烷基阴离子表活剂和聚丙烯酸钠浸泡1.5h，过滤后进行低温烘干将烘干后的陶瓷微粉加入到反應釜中，随后依次添加聚乙烯醇、醋酸乙酯、过硫酸铵和丙氨酸反应温度为46℃，反应时间为0.8h得到改性陶瓷微粒，且陶瓷微粒为碳化硼陶瓷

本发明还提出了上述高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、向反应器中依次加入改性陶瓷微粒、碳纳米管改性聚碳酸酯、二氧化硅纳米粒子、醋酸乙酯、颜料、ABS高胶粉、抗氧化剂、硅油边搅拌边升温至52℃，继续搅拌45min冷却至室温，得到混合物料；

S2、将混合物料在紫外灯下照射72min搅拌冷却至室温后，放入挤出机中加热挤出，真空干燥即可。

本发明提出的一种高韧性陶瓷3D打印材料其包括以下重量份的原料：改性陶瓷微粒35份、碳纳米管改性聚碳酸酯45份、聚倍半硅氧烷5份、正已烷12份、颜料14份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4份、抗氧化剂4份、硅油5份；

其中，改性陶瓷微粒的制备如下：将陶瓷微粒在580℃温度煅烧2.2h煅烧后冷却至室温，研磨陶瓷微粒至140目得箌陶瓷微粉；向陶瓷微粉中加入十二烷基阴离子表活剂和聚丙烯酸钠浸泡2.2h，过滤后进行低温烘干将烘干后的陶瓷微粉加入到反应釜中，隨后依次添加聚乙烯醇、醋酸乙酯、过硫酸铵和丙氨酸反应温度为48℃，反应时间为0.6h得到改性陶瓷微粒，且陶瓷微粒为氧化硅陶瓷

本發明还提出了上述高韧性陶瓷3D打印材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、向反应器中依次加入改性陶瓷微粒、碳纳米管改性聚碳酸酯、聚倍半硅氧烷、正已烷、颜料、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、抗氧化剂、硅油边搅拌边升温至57℃，继续搅拌35min冷却至室温，得到混合物料；

S2、将混合物料在紫外灯下照射78min搅拌冷却至室温后，放入挤出机中加热挤出，真空干燥即可

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内根据本发明的技术方案及其发奣构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内