AM/MBAM凝胶3D打印氧化锆浆料的制备及性能研究

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目前,3D打印陶瓷浆料存在有机物含量高、固相含量低等问题,导致打印坯体在烧结过程中难以致密化。实现陶瓷坯体烧结致密化的关键在于制备高固相含量、具有较好流动性的陶瓷浆料。AM/MBAM注凝浆料固相含量高(>50 vol%)、有机物含量低(<4 vol%),本文将注凝浆料中的AM/MBAM单体与引发剂APS分离,并加入PEG/PVP等水溶性高分子,制备了有机物含量低、固相含量高、室温下可稳定储存且固化行为可控的双组分打印浆料。浆料在成型过程中固化控制方便、自动化程度高,可以得到高质量的烧结件。本文系统的研究了水溶性高分子PEG/PVP及时效对浆料性能如悬浮稳定性、流变性能和凝胶固化行为的影响,深入的分析了催化剂用量、引发剂用量和温度对浆料固化行为的影响规律,探讨了浆料在不同打印参数下的打印行为。结果表明,PEG/PVP的加入提高了浆料的悬浮稳定性、屈服应力值和表观粘度,消除了氧阻聚导致的干燥坯体表面剥离现象。双组分浆料稳定性优良且具有相似的流变性能,等比例挤出有利于对浆料挤出过程和浆料固化过程的控制。打印浆料的诱导期时间可以通过双组分浆料中分别添加的APS和TEMED添加量精确控制。挤出浆料直径与浆料表观粘度有关,此外还受到挤出压力、打印速度和层高等打印参数的影响。挤出线条轮廓平整,尺寸均匀,1550°C烧结2 h后的相对密度为99.3%;打印圆柱试样层间结合良好,层厚分布均匀,堆积过程中无坍塌变形,1550°C烧结2 h后的相对密度为96.5%,显微结构均匀致密。
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