羟基磷灰石的制备方法及其在3D打印成型中的应用.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CN107353016A(43)申请公布日2017.11.17(21)申请号201710457341.5(22)申请日2017.06.16(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人郭兴忠陆子介黄凯越王奇玄尹朋岸杨辉(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公司33212代理人金祺(51)Int.Cl.C04B35/624(2006.01)C04B35/447(2006.01)C01B25/32(2006.01)B33Y70/00(2015.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称羟基磷灰石的制备方法及其在3D打印成型中的应用(57)摘要本发明公开了一种羟基磷灰石的制备方法，采用溶胶-凝胶法，包括以下步骤：将钙源、磷源分别溶解在不同的溶剂中，然后混合，将所得的混合溶液置于40～60℃陈化，陈化后所得的凝胶置于80～100℃烘箱中干燥，所得的干凝胶于600～800℃热处理，得块体状的羟基磷灰石。本发明还同时提供该羟基磷灰石在3D打印成型中的应用：将羟基磷灰石球磨后过筛，加入质量浓度为3～10％的PVA溶液，调制成浆料；使用陶瓷3D打印机进行浆料层铸成型；将打印所得的模型放置于烧结炉中，热处理温度为500～800℃，热处理时间为5±0.5小时；随炉冷却后得到产品。CN107353016ACN107353016A权利要求书1/1页1.羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：采用溶胶-凝胶法，包括以下步骤：(1)、将钙源溶解在溶剂Ⅰ中配制成钙浓度为1.6～1.7mol/L的溶液A，将磷源溶解在溶剂Ⅱ中配制成磷浓度为1mol/L的溶液B；(2)、按照钙磷摩尔比为1.6～1.7：1，将溶液B加入到溶液A中均匀搅拌，得混合溶液；(3)、将混合溶液置于40～60℃陈化46～50h；(4)、将陈化后所得的凝胶置于80～100℃烘箱中干燥24～72h；(5)、将步骤(4)所得的干凝胶于600～800℃热处理4～6h，得块体状的羟基磷灰石。2.根据权利要求1所述的羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：所述钙源为二水氯化钙、四水硝酸钙或醋酸钙，所述磷源可为五氧化二磷或磷酸。3.根据权利要求2所述的羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：溶剂Ⅰ为去离子水，溶剂Ⅱ为无水乙醇或无水甲醇。4.根据权利要求3所述的羟基磷灰石的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)的升温速率为2～5℃/min。5.将权利要求1～4任一所述的羟基磷灰石在3D打印成型中的应用，其特征在于包括以下步骤：将羟基磷灰石球磨后过筛，在所得粉体中加入质量浓度为3～10％的PVA溶液，调制成浆料，所述PVA溶液与粉体的质量比为4：7～8；然后使用陶瓷3D打印机进行浆料层铸成型；将打印所得的模型放置于烧结炉中，热处理温度为500～800℃，热处理时间为5±0.5小时；随炉冷却后得到产品。6.根据权利要求5所述的羟基磷灰石在3D打印成型中的应用，其特征在于：在粉体中加入PVA溶液搅拌2～3h，调制成浆料；热处理升温速率3±1℃/min。7.根据权利要求6所述的羟基磷灰石在3D打印成型中的应用，其特征在于：PVA溶液中的溶剂为去离子水。8.根据权利要求5～7任一所述的羟基磷灰石在3D成型打印中的应用，其特征在于：使用陶瓷3D打印机进行浆料层铸成型时，打印基座温度为40℃，打印线条填充密度为0.95，打印速度为20mm/min。2CN107353016A说明书1/5页羟基磷灰石的制备方法及其在3D打印成型中的应用技术领域[0001]本发明涉及一种羟基磷灰石粉体材料的制备方法及其3D打印成型的工艺方法，具体涉及一种羟基磷灰石的溶胶-凝胶法制备和一种羟基磷灰石浆料的挤出堆积成型3D打印技术。背景技术[0002]羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称HA)，它的化学式写为Ca10(PO4)6(OH)2。HA是人体和动物骨骼的主要无机成份，在人体骨骼中大约占60％，是一种长度为20-40nm、厚度1.5-3.0nm的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶原纤维。齿骨的结构也类似于自然骨，但齿骨中HA的含量高达97％。羟基磷灰石由于具有无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变性和致癌性，是一种可用于医疗领域的生物相容性良好的治疗材料。目前，羟基磷灰石在医疗领域的应用主要有以下三种生物复合材料：金属-HA生物复合材料、生物惰性陶瓷-HA生物复合材料、高分子聚合物-HA生物复合材料。[0003]3D打印是增材制造的一种主要方式，其无需原胚和模具，根据计算机图形数据，通过叠加材料即可在理论上生产任何形状的物体，简化产品的制造程序。基本思路是一个将三维实体模型切割成一系列小单元的逆过程，即首先将需要的产品转化为三