粉体表面改性对光固化3D打印ZrO2陶瓷性能的影响

作     者：张钊源 张志彬 王余莲 徐照源 李纪勋 张焱 胡芳 金思含 钱庭均 

作者机构：沈阳理工大学材料科学与工程学院 辽宁省菱镁高值利用工程中心 

出 版 物：《化工矿物与加工》 (Industrial Minerals & Processing)

年 卷 期：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52374271) 辽宁省教育厅面上项目(LJKMZ20220588) 辽宁省教育厅科研基金项目(SYLUGXRC+12 LJ212410144069) 沈阳市中青年科技创新人才支持计划(RC220104) 沈阳理工大学2023年引进高层次人才科研支持经费项目(1010147001220) 铁尾矿基陶瓷疏水材料的关键技术研究项目(2023-0331-01) 辽宁省菱镁矿高值利用工程研究中心基金项目(LMKK20240101) 

主　　题：ZrO 陶瓷 3D打印 光固化成型 表面改性 分散性 

摘      要：陶瓷浆料的低黏度、高固含量和高分散性是制备优异力学性能光固化3D打印ZrO2陶瓷的关键。本文采用聚合物分散剂KOS110对ZrO2粉体进行表面改性，通过调整浆料组分和光固化条件，探究表面改性对ZrO2陶瓷浆料流变性能、光固化性能和ZrO2陶瓷制件微观形貌及力学性能的影响。结果表明，KOS110通过双锚固基团多点吸附在ZrO2颗粒表面，形成了稳定的空间位阻聚合物链，其聚丙烯酸盐链上的亲水基团与树脂PPTTA和ACMO具有出色的相容性，显著改善ZrO2在浆料中的分散性，在高固含量46.5%条件下，浆料黏度≤1.88 Pa·s，其陶瓷制件平均收缩率为21.9%，维氏硬度最大值达1 814 HV，平均硬度达1 574 HV。研究成果可为高性能3D打印陶瓷制造、工艺参数优化、材料性能提升及其实际应用提供理论依据和技术借鉴。