[发明专利]银聚酯-磺化纳米颗粒复合丝及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合丝及其制备方法，所述复合丝包含磺化聚酯基质和分散在所述基质内的多个银纳米颗粒。可自这样的复合丝制造多种制品。

技术领域

本公开涉及包含分散在整个复合基质中的金属纳米颗粒的复合物，用于熔融沉积成型(FDM)中。

背景技术

医学界对用于各种应用的三维3D打印的依赖正快速增加并涵盖领域如组织和器官制造、可定制装置(如假体、护口器、矫形器、助听器和植入物)以及与受控药物递送和个性化药品生产相关的药物探索。许多这些医学应用需要能够抑制细菌、微生物、病毒或真菌生长的复合材料。3D 打印的其他产品如厨房工具、玩具、教育材料和无数的家庭用品也将为细菌生长提供有利的环境，因此抗菌复合材料在与这些产品有关的用途中也是需要的。由于3D打印材料的分层构造，细菌生长的潜力可能非常显著，尤其是因为某些细菌菌株实际上可在这些材料的精细结构组成内兴盛。单独的洗涤不能对这些产品的表面和裂缝完全灭菌。

因此，3D打印存在对具有抗菌性的新材料的需要。3D打印方法之一为FDM，其是一种常见的增材制造(3D打印)技术。FDM是一种用于从计算机辅助设计(CAD)模型制造实物3D物体的增层制造技术。FDM技术可处理常见的3D打印材料，如聚乳酸(PLA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 (ABS)和高密度聚乙烯(HDPE)。FDM基于加热原材料并然后通常以一系列堆叠的图案化层挤出原材料的原理工作，从而形成构造。FDM方法使用熔融的热塑性材料/聚合物作为用于通过熔融塑料的挤出制造3D制品的构建材料。此成型方法为其中提供计算机辅助设计的多步骤方法，在医疗应用的情况下，此模型将来自超声、计算机断层扫描或磁共振图像。然后由设置所需构建参数的软件处理该设计。文件数据由FDM装置使用以构建制品。丝材料的卷轴被进给到经加热的挤出头中，该挤出头以逐层的方式向构建平台上递送半液体材料。随着模型的建立，由于构建室的温差，层在沉积后凝固。在一些情况下，所述头还可挤出可移除的支承材料，所述支承材料充当支架以在物体层冷却时使物体层保持在适当的位置。该支承材料可随后通过加热、分离或洗涤(在超声波振动槽中)移除。美国专利号5,121,329中描述了用于构建模型的逐层沉积材料方法。通过沉积可流动模型材料的层来制造三维模型的装置和方法的实例见述于美国专利号4,749,347、美国专利号5,121,329、美国专利号5,303,141、美国专利号5,340,433、美国专利号5,402,351、美国专利号5,503,785、美国专利号 5,587,913、美国专利号5,738,817、美国专利号5,764,521和美国专利号 5,939,008中。挤出头从喷嘴向底座上挤出经加热的可流动的成型材料。底座包括可移除地附接到成型平台的成型基板。随着挤出头和底座通过x-y-z 龙门架系统在三个维度中相对于彼此移动，挤出的材料在由CAD模型限定的区域中逐层沉积。沉积之后材料凝固形成三维模型。公开了可使用热塑性材料作为模型材料，并且该材料可在沉积后通过冷却来凝固。

发明内容

在一些方面，本文的实施方案涉及丝复合物，其包含磺化聚酯基质和分散在所述基质内的多个银纳米颗粒，用于熔融沉积成型(FDM)应用中。

在一些方面，本文的实施方案涉及方法，其包括：加热在无有机物的溶剂中的磺化聚酯树脂；向经加热的在无有机物的溶剂中的树脂中加入银 (I)离子的溶液以形成混合物；向所述混合物中加入还原剂的溶液，从而形成包含磺化聚酯基质和分散在所述磺化聚酯基质内的多个银纳米颗粒的颗粒乳液；使所述颗粒乳液聚集以形成聚集颗粒；使所述聚集颗粒聚结以形成聚结颗粒；洗涤所述聚结颗粒，从而形成复合粉末；和挤出所述复合粉末以产生所述复合丝。

在一些方面，本文的实施方案涉及包含复合粉末的制品，所述复合粉末包含磺化聚酯基质和分散在所述基质内的多个银纳米颗粒，其中所述银纳米颗粒以约0.5ppm至约50,000ppm的范围存在于所述复合丝中；此外其中所述复合丝具有约0.5mm至约5mm的直径。

附图说明

下文将结合附图描述本公开的各种实施方案，其中：