CN113636836B - 一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料及多孔支架制备方法 - Google Patents

一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料及多孔支架制备方法 Download PDF

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Abstract

一种光固化成型硅酸钙/β‑磷酸三钙陶瓷膏料及多孔支架制备方法,陶瓷膏料按照质量比,包括陶瓷粉体78‑83%、预混液14‑16%、分散剂1.0‑2.0%、光引发剂0.5‑1.0%、相容剂1.0‑2.0%和流平剂0.5‑1.0%;制备方法通过优化光固化成型硅酸钙/β‑磷酸三钙膏料成分、合理选取光固化成型打印参数、优化设计多孔支架结构以及合理设计后续烧结工艺,提高了光固化成型硅酸钙/β‑磷酸三钙多孔支架的打印精度,减小烧结过程中的开裂变形,获得了精度高、开裂变形小的硅酸钙/β‑磷酸三钙多孔支架。

Description

一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料及多孔支架制 备方法
技术领域
本发明属于硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷制备技术领域,具体涉及一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料及多孔支架制备方法。
背景技术
硅酸钙、β-磷酸三钙和天然骨骼的无机成分相似,其不仅具有良好的生物相容性,而且能与新骨形成化学键性结合,同时可诱导骨组织再生,因此被广泛用于骨组织修复。因先天畸形、自然灾害及交通事故所致外伤、肿瘤及感染等各种因素引起的骨缺损在临床上十分常见,这些骨缺损不同程度地影响着患者缺损部位的形态与功能,常常给患者带来极大的不便。传统的治疗方法有着各自的局限性,如自体骨移植于供骨区的二次损伤,来源有限;同种异体骨移植虽经过处理,但易引起免疫反应,易吸收易感染等;人工骨材料如金属等在力学性能及生物学性能上与骨组织存在显著的差异等。由于现行骨缺损修复方法存在以上问题,骨组织工程修复骨缺损受到了越来越多的重视,已成为临床医学及生物学研究的重点。传统的骨组织工程支架的制备方法有模压成型、注浆成型、凝胶注膜成型等,这些成型方法难以低成本地制备高度复杂化个性化的骨组织工程支架。而借助增材制造方法对所需形状的构件进行个性化定制成型,则可以低成本快速地制备骨组织工程支架。
目前,常见的增材制造方法包括选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)、三维打印成型(3DP)和光固化成型(SLA)等,上述成型方法各有其特点,其中光固化成型(SLA)成型质量高,更适宜陶瓷增材制造,因此借助光固化成型(SLA)并结合陶瓷烧结制备工艺来制备硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架具有重要实用价值。但是目前硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架制备面临着如下问题:(1)打印件成型精度控制中激光功率、扫描速度、分层厚度、扫描间距等打印参数的选择直接影响打印件的打印精度,现有打印件的打印精度较低;(2)打印件在脱脂烧结过程中会发生开裂变形等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料及多孔支架制备方法,通过优化光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙膏料成分、合理选取光固化成型打印参数、优化设计多孔支架结构以及合理设计后续烧结工艺,提高了光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架的打印精度,减小烧结过程中的开裂变形,获得了精度高、开裂变形小的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体78-83%、预混液14-16%、分散剂1.0-2.0%、光引发剂0.5-1.0%、相容剂1.0-2.0%和流平剂0.5-1.0%;
所述的陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙的混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为(0.8-1.2):(0.8-1.2);硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3-5μm;
所述的预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24-28%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的56-61%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的15-18%;
所述的分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、混合硅酸钙和β-磷酸三钙形成陶瓷粉体,将陶瓷粉体放入烘箱中烘干;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
所述的步骤3具体为:
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将搅硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件。
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4-0.5mm,打印功率为300-500mW,打印分层厚度为40-60μm,单层固化深度为180-220μm。
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为20℃、150℃、460℃、600℃或700℃,各个温度点的升温速率为0.5-1℃/min,保温时间为0.5-1.0h,烧结温度为1100-1200℃,保温时间为2-3h,升温速率为3-5℃/min,降温随炉冷却。
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉材料为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3-5μm。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明在陶瓷粉体中加入硬脂酸,促进粉末与树脂更好的相容,TEGO 685油性润湿分散剂的加入起到了解离固体粉末制件的团聚,减缓团聚现象,这些措施提高了陶瓷膏料的固相含量,更高的固相含量有助于降低变形开裂问题;通过优化选用的预混液中各个物质,如向树脂体系中加入双官能团的1,6-己二醇双丙烯酸酯以降低整体树脂体系的收缩率,进而能够减小多孔支架打印过程中变形,通过向树脂体系引入三官能团的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,实现在降低固化体系的粘度的同时作为反应物参与固化反应,提高固化体系固化效率;通过优化树脂体系,引入不同熔融分解温度的树脂成分,实现脱脂烧结过程中排胶过程的分散,降低了多孔支架开裂倾向;通过控制烧结温度,辅以完全埋粉,在树脂熔融热解区间降低烧结速度,其升温速率控制在0.5-1℃/min,在其余温度区间选择更快的升温速率,其升温速率控制在3-5℃/min,从而得以在避免因树脂过快分解开裂的同时实现较高的制备效率;通过合理选择打印参数,其中打印支撑间距为0.4-0.5mm,打印功率为300-500mW,打印分层厚度为40-60μm,单层固化深度为180-220μm,可以降低打印变形程度,进而获得更高的打印精度。
附图说明
图1为实施例1的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架示意图。
图2为实施例2的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架示意图。
图3为实施例3的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架示意图。
图4为实施例4的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架示意图。
图5为实施例5的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架示意图。
图6为实施例6的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步详细阐述。
实施例1,一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体83%、预混液14%、分散剂1.0%、光引发剂0.5%、相容剂1.0%和流平剂0.5%;
所述的陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙的混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为0.8:1.2;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述的预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的26.0%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的59.0%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的15.0%;
所述的分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比0.8:1.2混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按质量比混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为400mW,打印分层厚度为50μm,单层固化深度为180μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为150℃、460℃,各个温度点的升温速率为0.5℃/min,保温时间为0.5h,烧结温度为1100℃,保温时间为3h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉材料为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
本实施例可以制备出尺寸精度高、变形小、无开裂的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架,如图1所示。
实施例2,一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体81.5%、预混液14%、分散剂1.5%、光引发剂0.5%、相容剂1.5%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为0.9-1.1;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的25.0%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的58.0%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的17.0%;
所述的分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比0.9-1.1混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干,形成陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.5mm,打印功率为300mW,打印分层厚度为50μm,单层固化深度为185μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为150℃、460℃、600℃,各个温度点的升温速率为1℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1120℃,保温时间为2h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
本实施例可以制备出尺寸精度高、变形小、无开裂的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架,如图2所示。
实施例3,一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体80%、预混液15%、分散剂1.5%、光引发剂1.0%、相容剂1.5%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙的混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1:1;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的25%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的59%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的16%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1:1混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为45μm,单层固化深度为190μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为460℃、600℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1150℃,保温时间为3h,升温速率为4℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
本实施例可以制备出尺寸精度高、变形小、无开裂的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架,如图3所示。
实施例4,一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体80.5%、预混液15%、分散剂1.4%、光引发剂0.8%、相容剂1.5%和流平剂0.8%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1.1:0.9;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的60%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的16%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1.1:0.9混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为50μm,单层固化深度为195μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为460℃、600℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1150℃,保温时间为3h,升温速率为4℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
本实施例可以制备出尺寸精度高、变形小、无开裂的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架,如图4所示。
实施例5,一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体78%、预混液16%、分散剂2.0%、光引发剂1.0%、相容剂2.0%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1.2:0.8;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的61%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的15%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1.2:0.8混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为55μm,单层固化深度为200μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为460℃、600℃,700℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1180℃,保温时间为3h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
本实施例可以制备出尺寸精度高、变形小、无开裂的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架,如图5所示。
实施例6,一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,按照质量比,包括陶瓷粉体79%、预混液16%、分散剂2.0%、光引发剂1.0%、相容剂1.0%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1.2:0.8;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为4μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24.5%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的59.5%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的16%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1.2:0.8混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入质量比为35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
利用一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为60μm,单层固化深度为205μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为150℃、460℃、600℃,700℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为0.8h,烧结温度为1200℃,保温时间为2.5h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
本实施例可以制备出尺寸精度高、变形小、无开裂的硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架,如图6所示。

Claims (25)

1.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于:按照质量比,包括陶瓷粉体78-83%、预混液14-16%、分散剂1.0-2.0%、光引发剂0.5-1.0%、相容剂1.0-2.0%和流平剂0.5-1.0%;
所述的陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙的混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为(0.8-1.2):(0.8-1.2);硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3-5μm;
所述的预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24-28%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的56-61%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的15-18%;
所述的分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
2.根据权利要求1所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、混合硅酸钙和β-磷酸三钙形成陶瓷粉体,将陶瓷粉体放入烘箱中烘干;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
3.根据权利要求2所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,所述的步骤3具体为:
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
4.利用权利要求2制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将搅硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4-0.5mm,打印功率为300-500mW,打印分层厚度为40-60μm,单层固化深度为180-220μm。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为20℃、150℃、460℃、600℃和700℃,各个温度点的升温速率为0.5-1℃/min,保温时间为0.5-1.0h,烧结温度为1100-1200℃,保温时间为2-3h,升温速率为3-5℃/min,降温随炉冷却。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉材料为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3-5μm。
8.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于,按照质量比,包括陶瓷粉体83%、预混液14%、分散剂1.0%、光引发剂0.5%、相容剂1.0%和流平剂0.5%;
所述的陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙的混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为0.8: 1.2;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述的预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的26.0%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的59.0%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的15.0%;
所述的分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
9.根据权利要求8所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比0.8:1.2混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯按质量比混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
10.利用权利要求9制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为400mW,打印分层厚度为50μm,单层固化深度为180μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为150℃、460℃,各个温度点的升温速率为0.5℃/min,保温时间为0.5h,烧结温度为1100℃,保温时间为3h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉材料为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
11.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于,按照质量比,包括陶瓷粉体81.5%、预混液14%、分散剂1.5%、光引发剂0.5%、相容剂1.5%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为0.9-1.1;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的25.0%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的58.0%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的17.0%;
所述的分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
12.根据权利要求11所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比0.9 -1.1混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干,形成陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入TEGO 685油性润湿分散剂50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
13.利用权利要求12制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.5mm,打印功率为300mW,打印分层厚度为50μm,单层固化深度为185μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为150℃、460℃、600℃,各个温度点的升温速率为1℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1120℃,保温时间为2h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
14.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于:按照质量比,包括陶瓷粉体80%、预混液15%、分散剂1.5%、光引发剂1.0%、相容剂1.5%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙的混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1:1;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的25%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的59%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的16%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
15.根据权利要求14所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1:1混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
16.利用权利要求15制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为45μm,单层固化深度为190μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为460℃、600℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1150℃,保温时间为3h,升温速率为4℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
17.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于,按照质量比,包括陶瓷粉体80.5%、预混液15%、分散剂1.4%、光引发剂0.8%、相容剂1.5%和流平剂0.8%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1.1:0.9;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的60%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的16%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
18.根据权利要求17所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1.1: 0.9混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
19.利用权利要求18制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为50μm,单层固化深度为195μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为460℃、600℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1150℃,保温时间为3h,升温速率为4℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
20.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于,按照质量比,包括陶瓷粉体78%、预混液16%、分散剂2.0%、光引发剂1.0%、相容剂2.0%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1.2:0.8;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为3μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的61%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的15%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
21.根据权利要求20所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1.2: 0.8混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
22.利用权利要求21制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为55μm,单层固化深度为200μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为460℃、600℃,700℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为1.0h,烧结温度为1180℃,保温时间为3h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
23.一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料,其特征在于,按照质量比,包括陶瓷粉体79%、预混液16%、分散剂2.0%、光引发剂1.0%、相容剂1.0%和流平剂1.0%;
所述陶瓷粉体为硅酸钙与β-磷酸三钙混合粉体,硅酸钙与β-磷酸三钙的质量比为1.2:0.8;硅酸钙和β-磷酸三钙的D50为4μm;
所述预混液为双酚A环氧丙烯酸树脂、1,6-己二醇双丙烯酸酯以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯的混合物;其中,双酚A环氧丙烯酸树脂占预混液质量的24.5%,1,6-己二醇双丙烯酸酯占预混液质量的59.5%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯占预混液质量的16%;
所述分散剂为TEGO 685油性润湿分散剂;
所述的光引发剂为安息香双甲醚;
所述的相容剂为硬脂酸;
所述的流平剂为有机硅流平剂。
24.根据权利要求23所述的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、将硅酸钙与β-磷酸三钙按照质量比1.2: 0.8混合,磨球与混合粉末质量比1.5:1,球磨转速300r/min,时间12h;采用80目筛网过筛,放入烘箱中烘干得到陶瓷粉体;
步骤2、将1,6-己二醇双丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸树脂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混匀,获得预混液;
步骤3、将陶瓷粉体和分散剂按照质量比逐次加入到预混液中,并用均质机搅拌均匀形成硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料;
步骤3.1、将42%的烘干陶瓷粉体加入预混液中,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机上以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.2、加入质量比为35%的烘干陶瓷粉体,同时加入总体TEGO 685油性润湿分散剂的50%,在均质机以1500r/min 旋转30s,以1000r/min 旋转20s,循环2次;
步骤3.3、加入18%的烘干陶瓷粉体,同时加入硬脂酸及流平剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.4、加入5%的烘干陶瓷粉体,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.5、在避光的条件下,加入光引发剂,在均质机中以1500r/min旋转30s,以1000r/min旋转20s,循环2次;
步骤3.6、将制备的陶瓷膏料放入除泡机中除泡,除泡机转速为500r/min,旋转180s,获得混制均匀的硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料。
25.利用权利要求24制备的一种光固化成型硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料的多孔支架制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将硅酸钙/β-磷酸三钙陶瓷膏料加入陶瓷打印机,将硅酸钙/β-磷酸三钙多孔支架结构模型导入Magics软件中进行支撑添加,生成stl文件,导入设备,设置打印参数进行打印;打印完成之后,清理以及去除支撑,将零件生坯放入坩埚中加入填埋的埋粉材料,设置脱脂烧结工艺,进行陶瓷支架的脱脂烧结,待脱脂烧结完成,即获得陶瓷支架制件;
所述的打印参数为:打印支撑间距为0.4mm,打印功率为500mW,打印分层厚度为60μm,单层固化深度为205μm;
所述的脱脂烧结工艺的脱脂温度点分别为150℃、460℃、600℃,700℃,各个温度点的升温速率为0.8℃/min,保温时间为0.8h,烧结温度为1200℃,保温时间为2.5h,升温速率为5℃/min,降温随炉冷却;
所述的脱脂烧结过程中选择完全埋粉的方式,埋粉粉末为氧化铝陶瓷粉末,粒径为3μm。
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