本發明屬于青瓷膏體制備技術領域，具體涉及一種用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法。

背景技術：

龍泉青瓷是我國特色傳統制瓷珍品，主要以釉色吸引人，是最著名的顏色釉瓷器品種。它現階段的杰出代表是早在南宋時燒制出晶瑩如玉的粉青釉和梅子青釉，達到顛峰，青如玉、明如鏡、聲如磬，賞心悅目。龍泉窯是中國陶瓷史上燒制年代最長、窯址分布最廣、產品質量最高、生產規模和外銷范圍最大的青瓷名窯，在中國陶瓷史上有重要地位。

龍泉青瓷傳統的生產方式是以手工生產為主，青瓷生產從原料、配方加工、成型、燒成到成品需要經過十四道主要工序。近十幾年來，經過青瓷工藝大師及科技人員的創新研究，引進國外先進技術，逐漸形成了科學規范的生產工藝流程，在釉料加工、成型、燒成工藝、裝飾工藝、包裝裝潢等方面取得了較大的進步，使龍泉青瓷作為龍泉經濟社會發展和區域綜合競爭能力的最為重要的文化力資源，形成了獨具特色的龍泉青瓷產業。

但應該看到，目前龍泉青瓷傳統制造工藝存在諸多問題：1)、制作工藝復雜冗長，生產工序繁雜瑣碎，使龍泉青瓷產品結構與性能難以控制，產品工藝性與藝術性難以兼顧；2)、坯體成型受成型方法限制，坯體形狀簡單，坯體均勻性不易控制，易變形開裂；3)、手工操作勞動強度大，產品產量低，成品率與可靠性不高，制約著高端產品的規模化效應；4)、先進技術如信息技術、計算機技術、智能技術等在青瓷中的應用還相當滯后，科技創新不足。這些因素嚴重限制了龍泉青瓷新材料、新產品的開發及應用，極大地制約著龍泉青瓷多元化產業的發展。如何改進青瓷制作工藝，創新發展龍泉青瓷新產品、新工藝、新設備，已成為龍泉青瓷產業發展的必然趨勢。

針對龍泉青瓷產品傳統制造工藝特別是坯體成型存在的技術難題，根據“層層打印，逐層堆積”的3D打印制造原理，研發適合于堆積法制造青瓷產品的新材料體系，實現3D打印制造技術在龍泉青瓷產品設計與產業化中的應用；這是本行業目前期待解決的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種具有良好的塑性的用于3D打印的龍泉青瓷膏體制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法，包括如下步驟：

1)、配料：龍泉青瓷原料由以下重量含量的成分組成：石英砂25％～30％、滑石(江西廣豐滑石)4％～6％、鉀長石20％～22％、砂石(大同砂石)28％～32％、高嶺土(湖南衡陽高嶺土)14％～16％；

2)、將龍泉青瓷原料濕法球磨并烘干(烘干后過篩)，得到青瓷粉料(為均勻、細膩的青瓷粉料)；

3)、在步驟2)所得到的青瓷粉料中加入去離子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液體石蠟進行均勻混料(混料時間為30～60min)，得到均質泥料；

去離子水與青瓷粉體的質量比為25～67％；

所述聚乙二醇溶液的質量濃度為3～10％，聚乙二醇溶液與青瓷粉料的質量比為1.5～2.5％；

所述丙三醇與青瓷粉料的質量比為1％～2％；

所述液化石蠟與青瓷粉體的質量比為0.5％～1.5％；

4)、將步驟3)所得的均質泥料進行真空練泥、困料1～3d后，得到用于3D打印的龍泉青瓷膏體。

作為本發明的用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法的改進：所述步驟2)的濕法球磨為：按照龍泉青瓷原料：球石：水＝1：2：0.5的質量比，將龍泉青瓷原料、水和球石加入到球磨罐中進行球磨，球磨時間為2～5小時。

作為本發明的用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法的進一步改進：所述步驟2)中，將用濕法球磨得到的龍泉青瓷原料烘干(80℃烘干至恒重)后過篩，得粒徑為1～100μm的青瓷粉料。

作為本發明的用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法的進一步改進：所述步驟4)中，采用TCLJ-80BV型真空練泥機進行真空練泥，練泥次數為3～7次。

備注說明：每次真空練泥的工藝參數為：練泥機轉速為20r/min，真空泵功率為4kW，每次練泥時間約為1～2小時。

作為本發明的用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法的進一步改進：所述步驟4)中，所述困料為將真空練泥后的所得物于18～22℃的溫度、80％～90％的相對濕度下陳腐1～3天。

作為本發明的用于3D打印的龍泉青瓷膏體的制備方法的進一步改進：

所述步驟1)中，龍泉青瓷原料由以下重量含量的成分組成：石英砂29％、江西廣豐滑石5％、鉀長石21％、大同砂石30％、湖南衡陽高嶺土15％；

所述步驟3)中，聚乙二醇選用聚乙二醇2000，聚乙二醇溶液的質量濃度為5％，聚乙二醇溶液與青瓷粉料的質量比為2％；丙三醇與青瓷粉料的質量比為1.5％；液化石蠟與青瓷粉料的質量比為1％；去離子水與青瓷粉料的質量比為43％。

在本發明中：聚乙二醇選用聚乙二醇2000；液化石蠟、丙三醇為工業級。

本發明中膏體的可塑性通過調節去離子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液化石蠟的添加量來調節；該膏體的塑性指標采用可塑性測定儀(Ksy-45型)測定。膏體的可塑性由膏體的屈服值和變形量共同決定，膏體的屈服值隨含水量的增加而減小，而膏體的最大變形量卻隨含水量的增加而加大，因此，合適的含水量可以讓膏體的可塑性達到最佳。聚乙二醇作為增稠劑，通過粘附在青瓷粉料的顆粒表面，形成粘性薄膜，從而使坯料增加可塑性；而液體石蠟均勻分散于水，可以濕潤龍泉青瓷粉體，在擠出時在膏體外層形成液相富集層，降低擠出阻力；丙三醇的親水基團羥基可以從空中吸收水分，保持龍泉青瓷膏體的儲存穩定性。

均質泥料中青瓷粉料的固相含量為60％～80％，固相含量＝青瓷粉體的重量÷(青瓷粉體的重量+去離子水)。

本發明具有以下技術優勢：

1、本發明制備的用于3D打印的龍泉青瓷膏體具有良好的貯存性能、塑性以及剪切不拖尾性能。

2、本發明制備青瓷膏體的工藝相對簡單，反應條件比較溫和，設備要求簡單，解決了傳統陶瓷成型周期長、坯體形狀簡單、坯體均勻性不易控制、易變形開裂等問題。

3、本發明制備出來的青瓷膏體是一種綜合性能優良、具有良好前途的用于3D打印的龍泉青瓷膏體材料。

綜上所述，本發明制備所得的龍泉青瓷膏體能用于3D打印。本發明采用聚乙二醇溶液為增稠劑、丙三醇為保濕劑、液化石蠟為脫模劑，與青瓷粉料進行配比后，通過球磨、混合、練泥擠出等幾道工序制備成用于3D打印的龍泉青瓷膏體。解決了坯體成型受成型方法限制，坯體形狀簡單，坯體均勻性不易控制，易變形開裂等問題，配制出的青瓷膏體具有良好的塑性，剪切不拖尾性能以及貯存性能，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范圍并不僅限于此。

實施例1、一種用于3D打印的龍泉青瓷膏體制備方法，依次進行如下步驟：

1)、配料：龍泉青瓷原料由以下重量含量的成分組成：石英砂29％、江西廣豐滑石5％、鉀長石21％、大同砂石30％、湖南衡陽高嶺土15％；

2)、將龍泉青瓷原料濕法球磨，具體如下，按照龍泉青瓷原料：球石：水＝1：2：0.5的質量比，先將龍泉青瓷原料和水混合，然后加入球石進行球磨，球磨時間為4小時。球磨結束后于80℃烘干至恒重，過150目篩，得粒徑為1～100μm的青瓷粉料。

3)、以去離子水為分散介質，以質量分數為5％的聚乙二醇溶液為增稠劑，以丙三醇為保濕劑、以液化石蠟為脫模劑；聚乙二醇選用聚乙二醇2000；

將步驟2)所得到的青瓷粉料與去離子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液化石蠟按比例配置后進行均勻混料0.5小時，得到均質泥料；所述聚乙二醇溶液與青瓷粉料的質量比為2％；丙三醇與青瓷粉料的質量比為1.5％；液化石蠟與青瓷粉料的質量比為1％；去離子水與青瓷粉料的質量比為43％。

此時，均質泥料中青瓷粉料的固相含量為100％÷(100％+43％)＝70％。

4)、將步驟3)制備好的均質泥料采用TCLJ-80BV型真空泥練機進行練泥3次，每次真空練泥的工藝參數為：練泥機轉速為20r/min，真空泵功率為4kW；每次練泥時間約為2小時。然后困料，即，將真空練泥后的所得物于20℃的溫度、80％～90％的相對濕度下陳腐3天；得到青瓷膏體。

得到的青瓷膏體其可塑性指數為16.58Kg·cm，具有良好的塑性、貯存穩定性以及剪切不拖尾性能。

對比例1、取消實施例1中聚乙二醇溶液的使用，即，聚乙二醇溶液與青瓷粉料的質量比由2％改成0％，其余同實施例1。

得到的青瓷膏體可塑性指數為4.25Kg·cm，膏體塑性較差，不能保持良好的條狀，不易擠出成型。

對比例2、取消實施例1中丙三醇的使用，即，丙三醇與青瓷粉料的質量比由1.5％改成0％，其余同實施例1。

所得的青瓷膏體可塑性指數為14.12Kg·cm，可塑性與剪切不拖尾性能良好，但在30min后明顯的變硬，無法長期的貯存。

對比例3、將實施例1中的增稠劑聚乙二醇2000改成聚乙二醇400，用量不變；其余等同于實施例1。

得到的青瓷膏體可塑性指數為8.67Kg·cm，膏體可塑性指數一般，剪切時有拖尾現象發生。

對比例4、龍泉青瓷原料改成由以下重量含量的成分組成：石英25％、滑石5％、長石35％、砂石20％、高嶺土15％；其余等同于實施例1。

得到的青瓷膏體可塑性指數為10.22Kg·cm，青瓷膏體的可塑良好，但成型后的坯體干燥收縮較大，對坯體的燒結不利。

對比例5-1、減少去離子水的用量，使去離子水與青瓷粉料的質量比為17.6％，此時，均質泥料中青瓷粉料的固相含量為85％，其余等同于實施例1。

得到的青瓷膏體可塑性指數為7.8Kg·cm，膏體塑性不佳。

對比例5-2、增加去離子水的用量，使去離子水與青瓷粉料的質量比為80％，此時，均質泥料中青瓷粉料的固相含量為55.6％，其余等同于實施例1。

得到的青瓷膏體可塑性指數為12.2Kg·cm，青瓷膏體的可塑良好，但成型后的坯體干燥收縮較大，對坯體的燒結不利。

最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干具體實施例。顯然，本發明不局限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或者聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。