一种基于3D打印技术的极小曲面结构磷酸三钙/钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109734434A(43)申请公布日2019.05.10(21)申请号201910155907.8A61L27/50(2006.01)(22)申请日2019.03.01A61L27/56(2006.01)(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人曾勇杨天浩(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C04B35/447(2006.01)C04B35/622(2006.01)B28B1/00(2006.01)B33Y10/00(2015.01)B33Y70/00(2015.01)A61L27/42(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种基于3D打印技术的极小曲面结构磷酸三钙/钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法(57)摘要一种3D打印具有极小曲面结构的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷的制备方法，属于3D打印技术及生物陶瓷领域。DLP(数字光固化)3D打印技术具有成型速度快，打印模型精度高，成本低廉等优势。本发明组合物主要为：35-70vol％的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷粉体，30-65vol％的光敏树脂预混液。本发明使用Rhino软件设计并优化极小曲面模型，将模型导入Q3DP软件进行切片并导出扫描数据，按照一定的比例配制浆料并进行球磨，将浆料导入到BESK打印机树脂槽中开始打印，打印完成后的坯体再放入中号炉中进行脱脂和烧结，最终得到结构稳定、力学性能优异，具有压电性能、生物相容性的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷。CN109734434ACN109734434A权利要求书1/1页1.一种基于3D打印技术的磷酸三钙/钛酸锶钡复合材料的极小曲面结构制的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：使用三维建模软件设计需要的极小曲面结构并建立分层和扫描路径的数据，并计算其孔隙率，根据有限元分析软件的力学模拟结果对多孔结构进行调整，得到最佳孔隙率下的模型，本模型的孔隙率为60％-80％；步骤二：将钛酸锶钡粉末和磷酸三钙粉末按照质量比4:1的比例进行混合并进行表面有机化处理，有机化处理具体为：选用硅烷偶联剂KH-570与无水乙醇按照1:15的体积比进行均匀混合得到混合液，将混合液与混合粉末按照1:4的质量比混合搅拌均匀，静置3小时后，再将其放入干燥箱内使粉末完全干燥；步骤三：将有机化处理后的复合陶瓷粉体加入以下物质形成反应体系，该体系由3wt％聚乙烯吡络烷酮作为光引发剂，5wt％的聚丙烯酸盐作为分散剂，6wt％的蔗糖为粘结剂，36wt％光敏树脂和50wt％的复合陶瓷粉体组成，搅拌均匀后进行球磨处理，球磨参数：球料质量比设置为10:1，转速设置为400r/min，时间设置为24h；步骤四：使用3D打印机进行打印，对模型进行切片、调平后开始打印，得到陶瓷素坯；步骤五：使用酒精对打印完成后的素坯进行清理，将洗净的坯体放置在中号烧结炉中进行脱脂和烧结工作；其具体参数为：脱脂环节升温温度为1000℃，升温速率为1℃/min，保温时间为4h，降温速率为2℃/min；烧结环节升温温度为1300℃，升温时间为2℃/min，保温时间为3h，降温速率为2℃/min；烧结完成后得到的磷酸三钙/钛酸锶钡陶瓷成品。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷的制备的方法，其特征在于：步骤一中所使用的三维建模软件是Solidedge、Solidworks或Rhino。3.根据权利要求1中所述的一种基于3D打印技术的磷酸三钙/钛酸锶钡复合陶瓷的制备的方法，其特征在于：步骤二中所使用的钛酸锶钡粉体颗粒为5-40μm，磷酸三钙粉体颗粒为2-50μm。2CN109734434A说明书1/3页一种基于3D打印技术的极小曲面结构磷酸三钙/钛酸锶钡复合生物陶瓷的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种3D打印技术以及一种复合生物陶瓷，属于增材制造领域，特别是使用了DLP(数字光固化)3D打印技术制备了一种极小曲面结构的磷酸三钙/钛酸锶钡陶瓷。背景技术[0002]磷酸三钙陶瓷(TricalciumPhosphate,TCP)又称磷酸三钙，存在多种晶型转变，主要分为β—TCP和α—TCP。磷酸三钙的化学组成与人骨的矿物相似，与骨组织结合好，无排异反应，是一种良好的骨修复材料。磷酸三钙天然的物学性能使其多用于医学领域。目前的研究多选用β—TCP，因为α—TCP的溶解度过大，植入人体后降解快，无法发挥人工骨的作用。袁景等利用3D打印技术制备出高性能多孔β—TCP骨组织工程支架。吴成铁、常江等通过3D打印的方法制备有序大孔结构的锰－磷酸三钙(Mn－TCP)生物陶瓷支架。[0003]人