[发明专利]一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌聚氨酯粉体材料

说明书

本发明涉及3D打印材料领域，尤其涉及了一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌聚氨酯粉体材料。包括按照重量份计的如下组分：抗菌性聚氨酯粉末100份、抗菌剂1‑5份、助流剂0.1‑0.3份、润滑剂1‑3份、无机填料1‑3份。本发明的抗菌聚氨酯粉体材料适用于选择性激光烧结3D打印，烧结工艺性好，烧结制品致密性好，强度高，抗菌性好，强度可达29MPa，伸长率可达600%，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率≥99%。

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域，尤其涉及了一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌聚氨酯粉体材料。

背景技术

3D打印（即增材制造）技术是一种以数字模型文件为基础，通过增加材料逐层制造的方式来构建实体的快速成型的先进制造技术。近20年来，3D打印技术作为新兴的快速成型技术，发展十分迅速，在工业制造、航空航天、国防军工、生物医学能源等国民经济和高科技领域有十分中国要的应用。其类型包括熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、光固化成型技术和分层实体制造技术。

选择性激光烧结技术是3D打印最重要的加工技术之一，C.R.Dechard等在专利US4863538中首次提出选择性激光烧结思想并于1989年成功研制出激光烧结工艺。简单的说，激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则即可得到烧结好的零件。选择性激光烧结技术具有诸多优点，如粉末选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结零件，因此在现代制造业中受到越来越广泛的重视。在可用于激光烧结的材料中，聚合物材料因其优异的性能备受关注，但可用于选择性激光烧结过程的聚合物却很有限，目前市场上还是以尼龙为主。

聚氨酯弹性体是一种性能介于橡胶和塑料中间的高分子材料，其硬度范围广，并且具有高强度、高弹性、高耐磨性和高屈挠性等优良的机械性能，同时又具有耐油、耐溶剂和耐一般化学品的性能，所以被广泛应用于汽车机械壳体、管材部件和服装鞋类等领域。聚氨酯弹性体具有较大的分子设计自由度，与3D打印技术结合，可以开发制造多功能和结构负载的产品，拓展3D打印技术在智能穿戴装备、医疗植入、柔性机器人等新兴领域的发展应用。

发明内容

本发明披露了一种通过选择性激光烧结3D打印得到的聚氨酯材料，其具有较好的抗菌性能，该材料是通过热塑性聚氨酯与抗菌剂的原位生成方式使材料表现出更好的抗菌作用，并且材料具有烧结制品致密性好、强度高的优点。

技术方案是：

一种用于选择性激光烧结3D打印的抗菌聚氨酯粉体材料，包括按照重量份计的如下组分：抗菌性聚氨酯粉末 100份、抗菌剂 1-5份、助流剂0.1-0.3份、润滑剂1-3份、无机填料1-3份。

在一个实施方式中，所述的抗菌性聚氨酯粉末是指表面负载银的聚氨酯粉末。

在一个实施方式中，表面负载银的聚氨酯粉末的制备方法包括如下步骤：

第1步，按重量份计，将多异氰酸酯20-25份、聚醚二元醇35-45份、阴离子单体4-8份、乳化剂5-10份、有机溶剂40-60份、催化剂0.2-0.5份混合后，作为油相；

第2步，将油相高速搅拌，再缓慢地滴加作为水相的去离子水10-15份，得到乳液；

第3步，在氮气气氛下，使乳液升温至75-85℃反应3-6h后，加入异丙醇2-4份进行封端反应，并在40-45℃保持20-40min后，减压抽真空处理，使溶剂除去，再经过冷冻破碎机进行破碎成粉体后，得到多孔聚氨酯粉体材料；

第4步，将多孔聚氨酯粉体材料分散在AgNO₃溶液中，在搅拌条件下保持1-4h，然后继续在搅拌条件和冰浴条件下，滴加硼氢化钠溶液，滴加完毕后，继续冰浴1-4h，将粉体滤出，用去离子水洗涤，减压干燥后，得到表面负载银的聚氨酯粉末。