[发明专利]一种生物可降解复合粉体的制备及其干法球化工艺

说明书

本发明公开了一种生物可降解复合粉体的制备及其干法球化工艺，包括：将生物陶瓷和生物可降解高分子材料进行混合，获得复合粉体；采用冷冻粉碎机将复合粉体冷冻粉碎，真空干燥，过滤后获得均匀混合、粒径适宜、但形状不规则的二次复合粉体；将二次复合粉体匀速喂入高分子粉体球化机进行球化，球化至成球率达95％以上，然后冷却，得到多元组分复合球形粉体。本发明结合粉体多元组分与粉体干法成球工艺的优势，一方面利用生物陶瓷和可降解高分子进行复合，实现了材料间优势互补，克服单一材料难以满足再生组织器官对性能的需求；另一方面利用干法球化工艺，以空气作为媒介，通过调控球化工艺使粉体颗粒熔融收缩成球，克服传统湿法工艺遇水易降解的关键难题，获得球形度高、粒径可控、表面光洁的多元组分粉体。

技术领域

本发明涉及一种面向3D打印领域的生物可降解复合粉体的制备及其干法球化工艺。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)技术是一种基于粉体成型的3D打印技术，利用激光束使单层粉末熔融，并通过离散/堆积原理实现产品的层层烧结成型，与传统加工技术相比，SLS加工技术的优势主要体现在自由成型和整体制造的特点，具有柔性度高、材料利用率高、成型速度快等，可用于生产具有任意复杂结构的制件，实现复杂制件的个性化定制生产。因此，SLS技术在制备结构复杂，需定制化的再生组织器官方面得到广泛关注。

生物可降解粉体材料作为SLS加工技术制备再生组织器官的基本原材料，不仅需要高球形度以保证良好的流动性和铺展性，还应具有合理的粒度及粒度分布以保证良好的成形质量。然而目前市场上没有适用于SLS的生物可降解粉体材料，这主要是由于传统的粉体球形化工艺主要是湿法工艺，而生物可降解材料对湿度敏感，遇水后易降解，导致其性能急剧下降。此外，传统湿法工艺还可能有杂质混入、需消耗有机溶剂、产物不易分离，这可能会对正常组织器官产生不良影响。因此，开发一种环保高效、经济可靠、操作简单的生物可降解粉体材料制备工艺方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种适用于SLS技术制备再生组织器官的生物可降解复合粉体的制备及其干法球化工艺。本发明利用冷冻粉碎、真空干燥等工艺流程，获得均匀混合、合适粒径、形状不规则的复合粉体，再基于表面能最低原理进行球化处理，通过调控球化工艺参数和组分配比，克服球形率低、流动性差等关键技术难题，从而得到适用于SLS技术制备组织器官再生的多元组分球形粉体，所得粉体球形率达到95％以上，流动性崩溃角小于33°。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种生物可降解复合粉体的制备及其干法球化工艺，包括以下步骤：

步骤A、将生物陶瓷和生物可降解高分子材料进行混合，获得复合粉体；

步骤B、采用冷冻粉碎机将复合粉体冷冻粉碎，真空干燥，过滤后获得均匀混合、粒径适宜、但形状不规则的二次复合粉体；

步骤C、将二次复合粉体匀速喂入高分子粉体球化机进行球化，球化至成球率达95％以上，然后冷却，得到多元组分复合球形粉体。

优选的是，所述步骤A中，生物陶瓷为羟基磷灰石、磷酸钙、二氧化硅、氧化钙、五氧化二磷、氧化铝、氮化硅、二氧化锆、半导体陶瓷、或硅酸盐中的至少一种，所述生物陶瓷的粒径为1～300μm。

优选的是，所述生物可降解高分子材料为左旋聚乳酸、聚乳酸、聚乙二醇、聚氨酯，脂肪族聚酯、聚酯醚、聚膦腈、聚原酸酯、聚碳酸酯、聚酸酐、聚氨基酸、二氧化碳聚合物、聚丁二酸丁二醇酯、脂肪芳香聚酯、聚乙烯、丙烯酸树脂、聚己内酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对二氧环己酮中的至少一种。

优选的是，所述步骤A中，以重量份计，生物陶瓷为10～1000份、生物可降解高分子材料为5～599份。