本发明属于氧化物增材制造，具体涉及免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法。
背景技术：
1、氧化铝（al2o3）陶瓷因优异的综合性能和相对便宜的价格，是目前应用最广泛的陶瓷，在高精度机械（光刻机）、金属加工（刀具、铸造型芯）、化工装备（耐腐蚀泵阀）、电子（基板、半导体等）、生物医学（人造骨、支架等），航空航天（火箭喷嘴、轴承等）等重要领域发挥着不可替代的作用。随着时代的进步，复杂精密结构和高性能al2o3陶瓷的发展变得至关重要。然而，传统的氧化物陶瓷制造工艺已不再适应现代制造业对al2o3陶瓷形状越来越复杂、精度越来越高和生产数字化与智能化的要求。为此陶瓷增材制造技术成为近年来学术界和工业界研究与开发的热点。而数字光处理（dlp）光固化3d打印技术因具有成型效率高、表面光滑度好的优点，成为陶瓷增材制造中商业化程度最高的技术。目前，dlp光固化3d打印大部分以含溶剂的浆料为原料，以丙烯酸酯单体为光固化成型交联剂，其中分散剂和丙烯酸酯单体的占比高达40vol%以上，坯体烧结前需要将其全部排出，造成干燥和脱脂周期长，坯体收缩、变形和大气孔等问题，严重影响al2o3陶瓷部件的形状尺寸、精度和力学性能。
2、中国专利cn115180965b，公开了一种聚碳硅烷增强氧化铝陶瓷浆料的制备方法和3d打印光固化成型工艺，通过调整液态聚碳硅烷在整个悬浮液中的质量百分比，来优化al2o3复合材料的碳化硅以及化学反应生成莫来石含量，从而达到增强陶瓷力学性能的目的。但其制备过程仍需要较长的脱脂时间，并且光敏树脂中的聚碳硅烷含量较少，大量的有机物排除造成氧化铝陶瓷的收缩较大。
3、中国专利cn115991595b，公开了一种光固化3d打印氧化铝基陶瓷材料及其制备方法，包括以下步骤：将氧化铝粉料、烧结助剂、表面改性剂和有机溶剂进行球磨混合，得到表面改性的陶瓷粉料；将所述表面改性的陶瓷粉料和光敏树脂预混液混合，得到陶瓷浆料；将所述陶瓷浆料进行光固化3d打印，得到陶瓷素胚；将所述陶瓷素坯依次进行脱脂和烧结，得到光固化3d打印氧化铝基陶瓷材料。该方法能够调节光固化3d打印氧化铝基陶瓷材料高孔隙率和抗高温蠕变性能的矛盾，避免脱脂和烧结过程分层缺陷的产生，获得高温性能优良的氧化铝基陶瓷材料。但其光敏树脂使用的仍是普通的丙烯酸酯单体（有机物），在后处理中仍需要较长时间的脱脂过程。
4、为了减少光固化3d打印al2o3陶瓷的收缩和脱脂周期，提高复杂形状al2o3陶瓷的力学性能，可以从以下两个方面改善：（1）光敏树脂配方；（2）氧化铝陶瓷浆料的固含量。而陶瓷浆料的固含量与粘度是一个矛盾的存在，当浆料中的固含量达到一定值后，浆料的粘度急剧增大，导致浆料不再适用于光固化3d打印成型。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，通过采用硅烷偶联剂或含光固化基团的有机硅先驱体作为光固化交联剂，不仅成功免除了脱脂处理过程，简化了制备流程，还提高了陶瓷的物理性能，包括强度和稳定性，同时保持了浆料的低粘度并提高了其固含量，实现了氧化铝陶瓷的高效、低成本制备。
2、本发明所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
3、1）将活性稀释剂单体与硅烷偶联剂或含光固化基团的有机硅先驱体中的一种以上混合，得到光敏树脂，然后加入光引发剂，混合搅拌，得到混合组分；所述的活性稀释剂单体的加入量为光敏树脂总量的10-24wt.%；活性稀释剂单体与光引发剂的质量比为（3.5-7.5）:1；
4、2）向混合组分中加入分散剂，搅拌，然后加入氧化铝陶瓷粉末继续搅拌，得到氧化铝陶瓷浆料；所述的氧化铝陶瓷粉末的加入量为光敏树脂和氧化铝陶瓷粉末总量的70-79wt.%；所述的分散剂的加入量为氧化铝陶瓷粉末总量的3-8wt.%；
5、3）将得到的氧化铝陶瓷浆料利用光固化3d打印设备打印成坯体；
6、4）将坯体置于鼓风干燥箱中干燥；
7、5）将干燥后的坯体置于箱式电阻炉中，以1-3℃/min的升温速率，从室温加热到200-300℃，保温1-2h，再以1-4℃/min的升温速率升温到400-600℃并保温2-4h，然后以5-8℃/min的升温速率升温至1590-1610℃，保温1-2h，随炉冷却至室温，即得免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷。
8、所述的步骤1）中，活性稀释剂单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯或季戊四醇丙烯酸酯中的一种以上。
9、所述的步骤1）中，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦或2-苯基苄-2-二甲基胺-1-（4-吗啉苄苯基）丁酮中的一种。
10、所述的步骤1）中，硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（kh570）或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（kh560）。
11、所述的步骤1）中，含光固化基团的有机硅先驱体为聚碳硅烷、聚氮硅烷或聚硅氧烷中的一种。
12、所述的步骤2）中，分散剂为byk190、byk110、kos110或byk111中的一种。
13、所述的步骤2）中，氧化铝陶瓷粉末的粒径为0.2-1μm。
14、所述的步骤1）中，混合搅拌的转速为400-500r/min，时间为2-4h。
15、所述的步骤2）中，加入分散剂后，搅拌的转速为400-500r/min，时间为1-2h；加入氧化铝陶瓷粉末后，继续搅拌的转速为400-500r/min，时间为2-4h。
16、所述的步骤4）中，干燥温度为50-70℃，时间为4-6h。
17、与现有技术相比，本发明有益效果如下：
18、（1）本发明所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，通过引入硅烷偶联剂或含光固化基团的有机硅先驱体作为光固化交联剂，在后处理过程中转化为陶瓷并保留在样品中，成功免除了传统光敏树脂成型后的脱脂排胶过程。这不仅简化了制备流程，还显著缩短了生产周期，降低了生产成本；
19、（2）本发明所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，利用硅烷偶联剂或含光固化基团的有机硅先驱体在烧结过程中生成的二氧化硅与氧化铝反应形成部分莫来石，增强了陶瓷材料的强度和稳定性。同时，这些生成的物质留在体系中有效降低了烧结过程中的收缩率，使得制备出的氧化铝陶瓷具有更高的尺寸精度和更低的收缩率，且收缩更为均匀；
20、（3）本发明所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，通过引入含光固化基团的有机硅先驱体或硅烷偶联剂，在保持浆料低粘度的同时，提高了浆料的固含量，不仅有利于3d打印过程的顺利进行，还能够提高最终产品的致密度和强度，所制得的氧化铝陶瓷具有高强度、适宜的孔隙率、高精度、低且均匀的收缩率等优异性能。
1.一种免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中，活性稀释剂单体为1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯或季戊四醇丙烯酸酯中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中，光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、苯基双（2,4,6-三甲基苯甲酰基）氧化膦或2-苯基苄-2-二甲基胺-1-（4-吗啉苄苯基）丁酮中的一种。
4.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中，硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中，含光固化基团的有机硅先驱体为聚碳硅烷、聚氮硅烷或聚硅氧烷中的一种。
6.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）中，分散剂为byk190、byk110、kos110或byk111中的一种。
7.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）中，氧化铝陶瓷粉末的粒径为0.2-1μm。
8.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤1）中，混合搅拌的转速为400-500r/min，时间为2-4h。
9.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤2）中，加入分散剂后，搅拌的转速为400-500r/min，时间为1-2h；加入氧化铝陶瓷粉末后，继续搅拌的转速为400-500r/min，时间为2-4h。
10.根据权利要求1所述的免除脱脂处理的光固化3d打印氧化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤4）中，干燥温度为50-70℃，时间为4-6h。
