CN106215242A - 一种利于生长的支架材料 - Google Patents

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黄祺
王智
梁园
陈号
徐军
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Abstract

本发明公开了一种利于生长的支架材料，按照重量份数计，材料配方中包括：聚乙烯醇粉末75‑95份，聚乙烯吡咯烷酮45‑65份，纳米氧化硅5‑8份，碳酸钙2‑6份，纳米羟基磷灰石复合多孔陶10‑15份，骨形态发生蛋白1‑4份，将聚乙烯醇粉末、聚乙烯吡咯烷酮、纳米氧化硅、碳酸钙、蒙脱土混合均匀后，辊涂装置自动将粉末展开铺成粉末层；打印头将粘合剂局部喷洒滴在粉末层上，粘合剂与粉末颗粒反应局部形成固化，不断重复，直至打印出固体最后一层。本发明的配方粉末材料流动性好，并且与粘结溶液配合，基于粘结技术的三维打印，基于本发明的配方粉末逐层铺粉和喷洒粘结，打印出来的产品表面光滑度高，无细微不规则突起。

Description

一种利于生长的支架材料
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种利于生长的支架材料。
背景技术
三维快速成型技术是现在制造技术中较为热门的技术，是一种叠层制造技术，其原理是通过向物品分层添加材料创造实物。其通过离散获得堆积的路径、限制和方式，通过堆积材料叠加形成三维实体，与计算机系统结合，以提高快速成型效率和精度，与传统的去除成型形成鲜明的对照，其工艺流程主要包括三维模型构造、近似处理、切片处理、截面加工、截面叠加、后处理等。
其中3DP工艺采用三维立体成型，通过喷头用粘结剂将零件的截面打印在材料粉末上面，或者将成型树脂一层一层喷出，分别固化粘结成型，其成型过程是将各个二维截面重叠粘结成为一个三维实体，该方法具有速度快的有点，适合制造各种复杂形状的零部件，并且无污染。
不同的快速成型技术对成型材料有不同的要求，但是快速精确成型是对三维打印材料的要求，成型材料很大程度上决定了快速成型技术的成败，但是现在常用的三维快速成型材料存在以下缺陷：(1)材料中含有大量难以降解的组分，对环境造成压力；(2)材料的成本较高，对小型企业来说，生产成本压力较高；(3)粉末材料的流动性较差，会出现在模具中积料的现象，不但影响打印效率，而且会造成产品表面不光滑的现象，影响打印成型产品的质量；(4)材料成型固化较慢，影响打印效率和打印精度。
因此，怎样从打印材料配方的改进来提高3D打印质量，是本领域内函待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供利用3D打印的支架材料，本发明的材料可以应用在医学生物修复领域，本发明的配方粉末材料流动性好，并且与粘结溶液配合，基于粘结技术的三维打印，基于本发明的配方粉末逐层铺粉和喷洒粘结，打印出来的产品表面光滑度高，无细微不规则突起。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种利于生长的支架材料，按照重量份数计，材料配方中包括：
将所述聚乙烯醇粉末、聚乙烯吡咯烷酮、纳米氧化硅、碳酸钙、纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷和骨形态发生蛋白混合均匀后，辊涂装置自动将粉末展开铺成粉末层；打印头将粘合剂局部喷洒滴在粉末层上，粘合剂与粉末颗粒反应局部形成固化，不断重复，直至打印出固体最后一层。
进一步优选地，所述粘合剂包括丙醇、酒精、纤维蛋白胶、蒸馏水，丙醇：酒精：纤维蛋白胶：蒸馏水＝20:6：3:1。
进一步优选地，所述纳米氧化硅的粒径为10-100nm。
进一步优选地，所述碳酸钙的粒度为600-1500目。
进一步优选地，粉末层的铺粉厚度为0.20-0.30mm，线间距小于0.1mm。
本发明的有益效果是:
本发明聚乙烯醇粉末与聚乙烯吡咯烷酮配合，聚乙烯吡咯烷酮提高了聚乙烯醇粉末的流动性，并且与粘结溶液配合，基于粘结技术的三维打印，基于本发明的配方粉末逐层铺粉和喷洒粘结，打印出来的产品表面具有较好的光滑度；
配方中参入纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷后，产品具有针状形态，与真实骨粉的针状形貌相似，有利于细胞附着生长；
骨形态发生蛋白能够使产品具有较好的骨结合能力，便于生长；
本发明的材料打印出来的产品具有良好的柔软性能、弹性和生物相容性，是一种综合性能优良的支架材料。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
实施例1中公开了一种利于生长的支架材料，实施例1中的配方如表1中所示。
表1实施例1中的配方表
组分 含量(质量份)
聚乙烯纯粉末 80
聚乙烯吡咯烷酮 50
纳米氧化硅 6
碳酸钙 4
纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷 13
骨形态发生蛋白 2
丙醇 20
纤维蛋白胶 3
酒精 6
蒸馏水 1
实施例2
实施例2公开了一种利于生长的支架材料，实施例2中的配方如表2中所示。
表2实施例2中的配方表
组分 含量(质量份)
聚乙烯纯粉末 75
聚乙烯吡咯烷酮 45
纳米氧化硅 5
碳酸钙 2
纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷 10
骨形态发生蛋白 1
丙醇 20
纤维蛋白胶 3
酒精 6
蒸馏水 1
实施例3
实施例3公开了一种利于生长的支架材料，实施例3中的配方如表3中所示。
组分 含量(质量份)
聚乙烯纯粉末 95
聚乙烯吡咯烷酮 65
纳米氧化硅 8
碳酸钙 6
纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷 15
骨形态发生蛋白 4
丙醇 20
纤维蛋白胶 3
酒精 6
蒸馏水 1
其中，上述粘合剂中丙醇：酒精：纤维蛋白胶：蒸馏水＝20:6：3:1，上述纳米氧化硅的粒径为10-100nm，上述碳酸钙的粒度为600-1500目。
将上述聚乙烯醇粉末、聚乙烯吡咯烷酮、纳米氧化硅、碳酸钙、纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷、骨形态发生蛋白混合均匀后，辊涂装置自动将其展开铺成粉末层；打印头将粘合剂局部喷洒滴在粉末层上，粘合剂与粉末颗粒反应局部形成固化，不断重复，直至打印出固体最后一层。粉末的铺粉厚度为0.20-0.30mm，线间距小于0.1mm。
上述实施例1-3的产品中，聚乙烯醇粉末与聚乙烯吡咯烷酮配合，聚乙烯吡咯烷酮提高了聚乙烯醇粉末的流动性，并且与粘结溶液配合，基于粘结技术的三维打印，基于本发明的配方粉末逐层铺粉和喷洒粘结，打印出来的产品表面光滑度高。配方中参入纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷后，产品具有针状形态，与真实骨粉的针状形貌相似，有利于细胞附着生长；骨形态发生蛋白能够使产品具有较好的骨结合能力，便于生长。
上述材料打印出来的产品具有良好的柔软性能、弹性和生物相容性，是一种综合性能优良的支架材料。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种利于生长的支架材料，其特征在于，按照重量份数计，材料配方中包括：
将所述聚乙烯醇粉末、聚乙烯吡咯烷酮、纳米氧化硅、碳酸钙、纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷和骨形态发生蛋白混合均匀后，辊涂装置自动将粉末展开铺成粉末层；打印头将粘合剂局部喷洒滴在粉末层上，粘合剂与粉末颗粒反应局部形成固化，不断重复，直至打印出固体最后一层。
2.根据权利要求1所述的一种利于生长的支架材料，其特征在于，所述粘合剂包括丙醇、酒精、纤维蛋白胶、蒸馏水，丙醇：酒精：纤维蛋白胶：蒸馏水＝20:6：3:1。
3.根据权利要求1所述的一种利于生长的支架材料，其特征在于，所述纳米氧化硅的粒径为10-100nm。
4.根据权利要求1所述的一种利于生长的支架材料，其特征在于，所述碳酸钙的粒度为600-1500目。
5.根据权利要求1所述的一种利于生长的支架材料，其特征在于，所述粉末层的铺粉厚度为0.20-0.30mm，线间距小于0.1mm。
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