本發(fā)明屬于特種功能陶瓷技術領域，具體涉及一種可光固化的石英陶瓷料漿及其制備方法和應用。
背景技術：
近年來，隨著高端制造業(yè)對異型功能結構部件、生物領域量身定制功能件、梯度頻選陶瓷材料等陶瓷部件需求的不斷增加，設計和制造人工功能梯度結構，實現單一或均質材料難以達到的優(yōu)異性能，一直是材料學界的研究熱點，但目前的工藝手段還不能充分發(fā)揮可設計功能梯度材料的優(yōu)異特性。盡管新型陶瓷成型技術不斷涌現，但均未擺脫模具對陶瓷生產的制約，無法滿足高端制造業(yè)的迫切需求，也無法滿足日益縮短的產品更新周期、頻繁的產品試制和改型。
先進陶瓷快速無模成型技術，作為一種材料逐層堆砌的自由成型新方法，擅長制備個性化、復雜化、特殊化、高難度的異型精密部件。光固化成型技術是目前應用最廣泛、研究最多、成型精度較高的快速無模成型技術，其在樹脂原型的成型工藝方面已比較成熟，但在制備異型精密陶瓷部件技術方面尚不成熟，嚴重制約著相關產業(yè)的發(fā)展。
眾所周知，先進陶瓷光固化成型的首要前提是可聚合的陶瓷料漿的制備。陶瓷料漿的性能不僅影響著隨后的成型、預燒和燒結，還與原料的利用率、工藝效率和冷加工成本等密切關聯。如何制備出能夠光固化成型的陶瓷料漿是特種功能陶瓷技術領域亟待解決的主要課題。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種可光固化的石英陶瓷料漿，具有高固相含量、低粘度、穩(wěn)定性好的特點，本發(fā)明同時提供其制備方法和應用。
本發(fā)明所述的可光固化的石英陶瓷料漿，由級配石英粉料和光固化樹脂外加UV分散劑、防沉劑、消泡劑、光引發(fā)劑制成；
其中，以體積百分數計，
級配石英粉料 50-70％；
光固化樹脂 30-50％；
級配石英粉料與光固化樹脂的體積百分數之和為100％。
其中：
所述的級配石英粉料由粒度為8μm和16μm的無定形二氧化硅混制而成。粒度為8μm的無定形二氧化硅與粒度為16μm的無定形二氧化硅的質量比為2：5。
采用上述兩種粗細顆?；旌吓淞蠒r，由于粗細兩種顆粒在相互堆積中，細小顆粒會填充大顆粒的空隙，并同時排除水分，從而使料漿的粘度值降低。此外，粗顆粒和細顆粒緊密堆積時，會降低顆粒的沉降速率，使料漿將更加穩(wěn)定。
無定形二氧化硅的純度不低于99.98％。
所述的光固化樹脂為環(huán)氧丙烯酸酯。
所述的UV分散劑為臺灣合記分散劑W-420，用量為級配石英粉料質量的0.5-2％。
所述的防沉劑為英國BOK防沉劑T-999，用量為級配石英粉料與光固化樹脂總質量的0.2-1％。
所述的消泡劑為臺灣德謙消泡劑非硅類3500，用量為級配石英粉料與光固化樹脂總質量的0.5-2％。
所述的光引發(fā)劑為IHT-PI 1173(2-羥基-2甲基-1-苯基-1-丙酮)、IHT-PI 184(1-羥基環(huán)己基苯基甲酮)或IHT-PI TPO(2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦)中的一種或兩種，用量為級配石英粉料與光固化樹脂總質量的0.1-5％。所述的光引發(fā)劑優(yōu)選為IHT-PI 1173。
IHT-PI 1173與IHT-PI TPO混合使用時，兩者的質量比為1-3：1。
IHT-PI 184與IHT-PI TPO混合使用時，兩者的質量比為1-3：1。
所述的可光固化的石英陶瓷料漿的制備方法，包括如下步驟：
(1)按配方量分別稱取級配石英粉料、UV分散劑、光固化樹脂、消泡劑、防沉劑、光引發(fā)劑備用；
(2)將稱量好的光固化樹脂加入到裝有氧化鋯研磨球的球磨罐中，然后依次加入UV分散劑、防沉劑、消泡劑、光引發(fā)劑，球磨30-60min，其中，料球比為1：2-3；
(3)球磨結束后，分4-6次向內加入級配石英粉料，每次加入級配石英粉料后，繼續(xù)球磨2-4h，直至級配石英粉料全部加入到球磨罐中，繼續(xù)球磨15-24h，得石英陶瓷料漿。
所述的每次加入級配石英粉料的量相同，即：級配石英粉料均分為4-6份分批次加入到球磨罐中。
所述的可光固化的石英陶瓷料漿用于成型個性化、復雜化、特殊化和高難度的異型精密部件。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果如下：
(1)本發(fā)明通過嚴格控制用量配比、加料順序、球磨時間等工藝參數，制得了一種高固相含量(固相含量≥50vol.％)、低粘度(粘度＜3000mPa·s)、穩(wěn)定性好、可光固化的石英陶瓷料漿。
(2)本發(fā)明所述的制備方法，簡單易實施。
(3)本發(fā)明所述的可光固化的石英陶瓷料漿用于成型個性化、復雜化、特殊化和高難度的異型精密部件。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例中用到的所有原料除特殊說明外，均為市購。
實施例中采用的級配石英粉料由粒度為8μm和16μm的無定形二氧化硅混制而成。其中，粒度為8μm的無定形二氧化硅與粒度為16μm的無定形二氧化硅的質量比為2：5。
實施例1
(1)利用電子天平(精度0.01g)分別稱取級配石英粉料198.00g，環(huán)氧丙烯酸酯91.35g，UV分散劑W-420 0.99g，防沉劑T-999 0.58g，消泡劑非硅類3500 1.45g，光引發(fā)劑IHT-PI 1173 0.29g，以備后用；
(2)將稱量好的環(huán)氧丙烯酸酯加入裝有氧化鋯研磨球的球磨罐中，然后依次加入UV分散劑W-420、防沉劑T-999、消泡劑非硅類3500、光引發(fā)劑IHT-PI 1173，利用行星式球磨機球磨30min，其中料球比為1：2.5；
(3)將級配石英粉料均分為5份，每份級配石英粉料的質量為39.6g，以備后用；
(4)球磨結束后，加入39.6g的級配石英粉料，繼續(xù)球磨2h；
(5)每隔2h，重復步驟(4)的操作，直到級配石英粉料全部加入球磨罐中為止，最后繼續(xù)球磨16h，得石英陶瓷料漿。
經測定，本實施例制備的石英陶瓷料漿固相含量為50vol.％，料漿穩(wěn)定且流動性好，粘度為1372mPa·s，可用于成型各種個性化、復雜化、特殊化和高難度的異型精密陶瓷部件。
實施例2
(1)利用電子天平(精度0.01g)分別稱取級配石英粉料237.60g，環(huán)氧丙烯酸酯73.08g，UV分散劑W-420 2.38g，防沉劑T-999 3.11g，消泡劑非硅類3500 6.21g，光引發(fā)劑IHT-PI 184 9.32g，以備后用；
(2)將稱量好的環(huán)氧丙烯酸酯加入裝有氧化鋯研磨球的球磨罐中，然后依次加入UV分散劑W-420、防沉劑T-999、消泡劑非硅類3500、光引發(fā)劑IHT-PI 184，利用行星式球磨機球磨45min，其中料球比為1：2；
(3)將級配石英粉料均分為6份，每份級配石英粉料的質量為39.6g，以備后用；
(4)球磨結束后，加入39.6g的級配石英粉料，繼續(xù)球磨3h；
(5)每隔3h，重復步驟(4)的操作，直到級配石英粉料全部加入球磨罐中為止，最后繼續(xù)球磨16h。
經測定，本實施例制備的石英陶瓷料漿固相含量為60vol.％，料漿穩(wěn)定且流動性好，粘度為1834mPa·s，可用于成型各種個性化、復雜化、特殊化和高難度的異型精密陶瓷部件。
實施例3
(1)利用電子天平(精度0.01g)分別稱取級配石英粉料257.40g，環(huán)氧丙烯酸酯69.3g，UV分散劑W-420 5.15g，防沉劑T-999 1.63g，消泡劑非硅類3500 3.27g，光引發(fā)劑9.80g(其中光引發(fā)劑IHT-PI 1173和IHT-PI TPO的質量比為3：1)，以備后用；
(2)將稱量好的環(huán)氧丙烯酸酯加入裝有氧化鋯研磨球的球磨罐中，然后依次加入UV分散劑W-420、防沉劑T-999、消泡劑非硅類3500、光引發(fā)劑，利用行星式球磨機球磨45min，其中料球比為1:2.5；
(3)將級配石英粉料均分為6份，每份級配石英粉料的質量為42.9g，以備后用；
(4)球磨結束后，加入42.9g的級配石英粉料，繼續(xù)球磨3h；
(5)每隔3h，重復步驟(4)的操作，直到級配石英粉料全部加入球磨罐中為止，最后繼續(xù)球磨20h。
經測定，本實施例制備的石英陶瓷料漿固相含量為65vol.％，料漿穩(wěn)定且流動性好，粘度為2519mPa·s，可用于成型各種個性化、復雜化、特殊化和高難度的異型精密陶瓷部件。
實施例4
(1)利用電子天平(精度0.01g)分別稱取級配石英粉料277.2g，環(huán)氧丙烯酸酯54.81g，UV分散劑W-420 5.54g，防沉劑T-999 1.66g，消泡劑非硅類3500 3.32g，光引發(fā)劑16.6g(其中光引發(fā)劑IHT-PI 184和IHT-PI TPO的質量比為2.5：1)，以備后用；
(2)將稱量好的環(huán)氧丙烯酸酯加入裝有氧化鋯研磨球的球磨罐中，然后依次加入UV分散劑W-420、防沉劑T-999、消泡劑非硅類3500、光引發(fā)劑，利用行星式球磨機球磨60min，其中料球比為1:3；
(3)將級配石英粉料均分為6份，每份級配石英粉料的質量為46.2g，以備后用；
(4)球磨結束后，加入46.2g的級配石英粉料，繼續(xù)球磨2h；
(5)每隔2h，重復步驟(4)的操作，直到級配石英粉料全部加入球磨罐中為止，最后繼續(xù)球磨24h。
經測定，本實施例制備的石英陶瓷料漿固相含量為70vol.％，料漿穩(wěn)定且流動性好，粘度為2954mPa·s，可用于成型各種個性化、復雜化、特殊化和高難度的異型精密陶瓷部件。