[发明专利]一种基于干铺‑烧结技术制备的骨修复生物陶瓷支架材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于干铺-烧结技术制备的骨修复生物陶瓷支架材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

1）聚氨酯泡沫模型材料预处理，提高材料的亲水性和粘附性能；

2）在聚氨酯泡沫模型材料上挂浆，所述的挂浆包括2~4次，第一次挂浆，浆料中ZrO₂粉体的质量百分比为55~70%；挂浆后置于室温下自然干燥；然后放入烘箱中，在 100~120℃条件下烘干，使水分质量分数降至1%以下；以后每次挂浆ZrO₂粉体的质量百分比相对于前一次挂浆减少1%~5%，挂浆后以相同的方法干燥并烘干；

3）上述挂浆后预制体试样采用了三段式烧结工艺进行烧结，烧结的步骤如下：

3.1）烘干阶段：在室温至90~110℃时，升温速度为2~3℃/min；

3.2）挥发阶段：在90~110℃至190~210℃时，控制升温速度，1~2℃/min，在190~210℃至490~510℃时，控制升温速度1~2℃/2min，升温至490~510℃时，保温1~1.5h，后升温到490~510℃至700~800℃时，控制升温速度为1~2℃/3min，升温至700~800℃后，保温1~1.5h，后升温到700~800℃至1200~1300℃时，控制升温速度为1~2℃/min；

3.3）高温焙烧阶段：后持续烧结温度保持在2~4℃/min，到达1500~1600℃的最高烧结温度后，再保温2~4h并随炉冷却，得到ZrO₂多孔生物骨修复支架；

4）采取两步法浸涂法涂覆梯度HA涂层；

4.1）第一次浸涂浆料，纳米级HA粉末占浆料质量的百分比为10~15%，纳米级ZrO₂粉末占浆料质量的百分比为25~35%，将烧结出的ZrO₂多孔生物骨修复支架浸入浆料，等完全浸透后取出，甩去多余浆料；90~110℃烘干4~6h，再加热到800~1000℃保温4~6h，最后加热到1200~1300℃保持0.8~1.5；

4.2）第二次浸涂浆料，纳米级HA粉末占浆料质量的百分比为30~40%，纳米级ZrO₂粉末占浆料质量的百分比为2~5%，将被步骤4.1）烧结出的ZrO₂多孔生物骨修复支架浸入浆料，等完全浸透后取出，甩去多余浆料；90~110℃烘干4~6h，再加热到800~1000℃保温4~6h，最后加热到1200~1300℃保持0.8~1.5；冷却得到骨修复生物陶瓷支架材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于干铺-烧结技术制备的骨修复生物陶瓷支架材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中将有机聚氨酯泡沫材料采用50~70℃、10~20wt% 氢氧化钠溶液浸泡 3.0~4.0 h，用清水反复揉搓2~4遍，晾干；再以表面活性剂继续对有机聚氨酯泡沫体材料进行表面处理，最后用5% PVA浸泡20~30h后干燥。

3.根据权利要求1所述的一种基于干铺-烧结技术制备的骨修复生物陶瓷支架材料的制备方法，其特征在于步骤2）中第一次挂浆的浆料按质量百分比计包括以下的组分：

ZrO₂粉体 55~70%

聚乙烯醇0.2~1.0%

羧甲基纤维素0.2~1.0%

硅溶胶8~15%

聚丙稀酸铵0.2~1.2%；

第一次挂浆以后每次挂浆ZrO₂粉体的质量百分比相对于前一次挂浆减少1%~5%，其他成分不变。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于干铺-烧结技术制备的骨修复生物陶瓷支架材料的制备方法，其特征在于步骤2）中挂浆制浆前ZrO₂粉体进行预烧处理，处理温度在30℃至800℃之间时升温速度为2℃/min，800℃至1250℃之间时升温速度为4℃/min，升温至 1250℃后保温4h完成粉体预处理。

5.根据权利要求3所述的一种基于干铺-烧结技术制备的骨修复生物陶瓷支架材料的制备方法，其特征在于步骤2）中浆料的制备过程如下：对原料进行完全混合研磨后，采用粉球质量比1：2，转速300r/min的高速球磨机研磨3h以制取浆料，然后先将一定量去离子水和硅溶胶搅拌10 min，加入CMC 和消泡剂辛醇，ZrO₂粉体，再搅拌3 h，等待挂浆。