[发明专利]一种3D凝胶打印多结构HA陶瓷复合材料支架的方法

摘要

本发明涉及一种3D凝胶打印多结构HA陶瓷复合材料支架的方法，属于增材制造领域。具体的是将羟基磷灰石和硅酸镁两种粉末球磨混合均匀，将陶瓷复合粉末和预混液混合配制成稳定性高、较低粘度、适合打印的陶瓷料浆，采用3D凝胶打印机进行打印，通过调节喷嘴直径、打印层高、打印速度等打印参数，从而获得复杂形状的陶瓷复合材料支架。将打印坯体经过干燥、脱脂、烧结获得复合陶瓷支架烧结体，之后将烧结后的陶瓷复合材料支架浸入含有生长因子的溶液中，使得生物活性因子包覆于支架的表层得到多结构的陶瓷复合材料支架。该工艺简单，实现了多结构陶瓷复合材料支架的近净成形，方便定制生产。采用这种方法能够制备形状复杂、力学性能好、生物活性高的生物陶瓷支架。

主权项

1.一种3D凝胶打印多结构HA陶瓷复合材料支架的方法，其特征在于包括步骤如下：(1)将羟基磷灰石粉和硅酸镁粉以质量比(15～4):1混合，加入粉料质量0.25～0.45wt％的分散剂以及8～12wt％的蒸馏水，进行滚动球磨，球料质量比(1～5):1，球磨1～2h后，再加入0.4～0.7wt％阿拉伯胶继续球磨0.5～1h；(2)将1～3wt％有机单体、0.1～0.5wt％交联剂溶解于蒸馏水中，加热至60～80℃并搅拌直到溶解完全得到预混液，之后将步骤(1)所得到的陶瓷粉末料浆与预混合液按照最终固相含量为35～67vol％的比例混合均匀，粘度为50～300Pa.s的陶瓷打印料浆；(3)将步骤(2)所得到的陶瓷打印料浆装入3D凝胶打印机的料筒中，将所需要打印的制品形状导入计算机控制系统进行打印，打印所选用的喷嘴直径为0.1～0.6mm，打印层高为0.1～0.5mm，打印速度为5～25mm/s；(4)将打印所得到的坯体在50℃下干燥24～48h，之后将干燥的坯体在500～700℃脱脂3～6h，使得有机物完全分解挥发，在1200～1300℃烧结1～3h，得到陶瓷复合材料支架；(5)将(4)所得到的支架浸泡于含有生物活性生长因子的溶液中，使得陶瓷复合多孔支架表面包覆一层生物活性物质提高植入物的生物相容性，最终得到3D打印的多结构陶瓷复合材料支架。