CN116851773A - 一种聚四氟乙烯膜覆盖的slm个性化钛网及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网及其制备方法，属于引导性骨再生屏障膜技术领域。该方法包括：个性化钛网设计，打印及退火处理，打磨预处理，超声清洗，喷砂表面粗化，聚四氟乙烯空气喷涂以及热固化成膜。本申请优化了SLM打印个性化钛网表面粗糙、生物相容性较差、易引起组织纤维化、炎症等异物反应及术后骨粘连的缺陷，提供的聚四氟乙烯膜覆盖的SLM增材制造个性化钛网，与传统SLM个性化钛网相比，可以有效提高生物相容性，包括减少纤维化和炎症的发生，方便二次手术取出，同时屏蔽来自软组织上方的细菌在其表面黏附定植、迁移，降低组织发生急慢性感染的风险。
Description
技术领域
本申请属于引导性骨再生屏障膜技术领域，具体涉及一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网及其制备方法。
背景技术
临床上面临因炎症、创伤、肿瘤、外伤等导致的大面积骨缺损，引导性骨再生用屏障膜来重建牙槽骨，个性化钛网作为引导性骨再生最具潜力的不可吸收性膜材料，具有适用范围广，空间保持力好，无需二次修剪，成骨效果稳定等优点，已被应用于复合型骨缺损的骨再生修复中。
当前的SLM的个性化钛网表面高粗糙度是一个严重的缺陷，同时表面残留有大量未完全熔融金属粉末颗粒，植入体内容易引起严重的异物反应包括组织纤维化和粘连、组织炎症、血块的收缩凝聚，进一步导致创口开裂和钛网暴露。钛网暴露后细菌很容易在缺乏抗菌能力的个性化钛网表面定植并迁移至骨再生区域，从而最终导致植骨失败。
为此，本申请提供一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网及其制备方法，可以解决上述问题。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网及其制备方法，其对设计打印后的SLM个性化钛网表面进行抛光、粗化、聚四氟乙烯喷涂、热固化成膜，获得了生物相容性佳、异物反应小、便于二次手术取出、具有一定抗菌性能的新型个性化钛网，从而可以解决背景技术中涉及的至少一个技术问题。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
本申请实施例提供了一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网的制备方法，包括：
步骤S1：对虚拟骨增量后的三维重建骨模型进行钛网设计，并加入支撑；
步骤S2：对设计完成的钛网进行激光选区熔融3D打印并退火处理；
步骤S3：对退火后的钛网使用砂纸打磨，去除残留合金颗粒和氧化层；
步骤S4：对打磨后的钛网依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗并吹干；
步骤S5：对吹干后的钛网进行喷砂粗化，增加涂层和基材结合力，之后重复步骤S4的清洗程序；
步骤S6：将聚四氟乙烯分散液装载喷枪中，并空气喷涂于粗化后的钛网；
步骤S7：使用两步固化法将聚四氟乙烯热固化成膜。
可选的，步骤S1中，所述对虚拟骨增量后的三维重建骨模型进行钛网设计，并加入支撑，包括：
选用建模软件根据预期骨体积设计钛网的覆盖范围、厚度、孔径形状、孔隙率，其中，钛网覆盖范围根据预期骨重建体积确定，厚度0.2～0.4mm,孔径形状为基础几何图形及其图形之间的相交组合，孔隙率30％～90％；
选用加支撑软件对钛网加支撑处理,设置支撑与基板角度为0°～180°。
可选的，步骤S2中，所述对设计完成的钛网进行激光选区熔融3D打印并退火处理，包括：
对钛网进行增加支撑并将生成cls源文件导入3d打印机，设定SLM打印参数后进行打印，其中，打印参数为：材料属性Ti6Al4V，激光功率90～100W，扫描速度850～900mm/s，扫描间宽度0.10～0.15mm，层厚25～35μm；
将钛网置于钛合金真空退火炉中退火，其中退火参数为：参数气压0.1～1Pa，退火时间30～120min，最高温度750～850℃。
可选的，步骤S3中，所述对退火后的钛网使用砂纸打磨，去除残留合金颗粒和氧化层，包括：
将钛网组织接触面、孔隙面、边缘面平行于碳化硅砂纸，依次逐级使用600目、800目、1000目、1200目、1500目、2000目、5000目碳化硅砂纸，单向循环打磨；
在打磨机上装上抛光头，并蘸取少量抛光膏将钛网打磨至无明显肉眼可见划痕，去除残留合金颗粒和氧化层。
可选的，步骤S4中，所述对打磨后的钛网依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗并吹干，包括：
将打磨后的钛网在丙酮溶液中超声清洗10～30min，去除油脂残留，超声频率40KHZ；
将钛网在无水乙醇和去离子水超声清洗10～30min，去除打磨未尽的金属颗粒；
将钛网进行气枪下空气吹干，时间30s～90s，气枪气压0.2～0.4Mpa。
可选的，步骤S5中，所述对吹干后的钛网进行喷砂粗化，增加涂层和基材结合力，之后重复步骤S4的清洗程序，包括：
选用干式喷砂机，设定喷砂角度60～90°，气压0.2～0.4Mpa，喷砂间距15～30cm，将60～150目三氧化二铝或者二氧化硅砂粒喷涂于钛网表面形成微米结构，使打磨后的钛网粗化增加聚四氟乙烯与基材的结合力；
将粗化后的钛网重复步骤S4的清洗程序。
可选的，步骤S6中，将聚四氟乙烯分散液装载喷枪中，并空气喷涂于粗化后的钛网，包括：
将聚四氟乙烯分散液磁力搅拌均匀，其中，聚四氟乙烯分散液浓度30％～60％，搅拌子转速200～500rpm，时间10～30min；
将空气喷枪连接气泵，调节气压，取适量去离子水置于喷枪料杯中，扳机喷出，清洗喷道以防止阻塞，其中，喷嘴直径0.2～0.5mm，气压0.2～0.4Mpa；
加入搅拌完成的聚四氟乙烯分散液，垂直钛网各面5～25cm均匀喷涂2～6s后停止喷涂，控制钛网表面聚四氟乙烯厚度在5～20μm；
用金属材料手工弯制或3D打印固位支架并将喷涂后钛网固定，接着补喷遗漏区域。
可选的，步骤S7中，使用两步固化法将聚四氟乙烯热固化成膜，包括：
将喷涂完成的钛网置于热处理炉中，分阶段加热；
第一阶段：从室温升温100℃用时20～30min，100℃保温30min～60min，去除分散液中的水分。
第二阶段：从100℃升温380℃用时20～30min，380℃保温30min～45min，炉中缓慢降温60min后置于室温降温，使聚四氟乙烯熔融重新结晶固化成膜；
使用去离子水对钛网超声清洗5～10min，真空烘干箱下30～50℃烘干6h，在紫外装置照射30min后备用。
本申请实施例还提供了一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网，采用所述的制备方法制备而成。
可选的，包括钛网支架主体部分和覆盖于所述钛网支架主体部分表面的聚四氟乙烯膜部分。
本申请的有益效果如下：本申请优化了SLM打印个性化钛网表面粗糙、生物相容性较差、易引起组织纤维化、炎症等异物反应及术后骨粘连的缺陷，提供的聚四氟乙烯膜覆盖的SLM增材制造个性化钛网，与传统SLM个性化钛网相比，可以有效提高生物相容性，包括减少纤维化和炎症的发生，方便二次手术取出，同时屏蔽来自软组织上方的细菌在其表面黏附定植、迁移，降低组织发生急慢性感染的风险。
附图说明
图1是本申请实施例提供的聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网的制备方法的流程示意图；
图2(a)～(c)是本申请实施例中建模软件设计的SLM个性化钛网及增加支撑后的SLM个性化钛网示意图；
图3(a)～(d)是本申请实施例中完成SLM打印的并退火处理后的SLM个性化钛网效果图；
图4(a)～(b)是本申请实施例中打磨抛光与喷砂粗化后的SLM个性化钛网效果图；
图5(a)～(c)是本申请实施例中在SLM个性化钛网表面喷涂聚四氟乙烯过程效果图；
图6为本申请实施例中热固化后聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网效果图；
图7为本申请实施例中聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网用小刀划开表面效果图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网的制备方法进行详细地说明。
请参见图1，是本申请实施例提供的一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网的制备方法，包括：
步骤S1：对虚拟骨增量后的三维重建骨模型进行钛网设计，并加入支撑；
步骤S2：对设计完成的钛网进行激光选区熔融3D打印并退火处理；
步骤S3：对退火后的钛网使用砂纸打磨，去除残留合金颗粒和氧化层；
步骤S4：对打磨后的钛网依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗并吹干；
步骤S5：对吹干后的钛网进行喷砂粗化，增加涂层和基材结合力，之后重复步骤S4的清洗程序；
步骤S6：将聚四氟乙烯分散液装载喷枪中，并空气喷涂于粗化后的钛网；
步骤S7：使用两步固化法将聚四氟乙烯热固化成膜。
步骤S1中，所述对虚拟骨增量后的三维重建骨模型进行钛网设计，并加入支撑，包括：
选用建模软件根据预期骨体积设计钛网的覆盖范围、厚度、孔径形状、孔隙率，其中，钛网覆盖范围根据预期骨重建体积确定，厚度0.2～0.4mm,孔径形状为基础几何图形及其图形之间的相交组合，孔隙率30％～90％；
选用加支撑软件对钛网加支撑处理,设置支撑与基板角度为0°～180°。
步骤S2中，所述对设计完成的钛网进行激光选区熔融3D打印并退火处理，包括：
对钛网进行增加支撑并将生成cls源文件导入3d打印机，设定SLM打印参数后进行打印，其中，打印参数为：材料属性Ti6Al4V，激光功率90～100W，扫描速度850～900mm/s，扫描间宽度0.10～0.15mm，层厚25～35μm；
将钛网置于钛合金真空退火炉中退火，其中退火参数为：参数气压0.1～1Pa，退火时间30～120min，最高温度750～850℃。
步骤S3中，所述对退火后的钛网使用砂纸打磨，去除残留合金颗粒和氧化层，包括：
将钛网组织接触面、孔隙面、边缘面平行于碳化硅砂纸，依次逐级使用600目、800目、1000目、1200目、1500目、2000目、5000目碳化硅砂纸，单向循环打磨；
在打磨机上装上抛光头，并蘸取少量抛光膏将钛网打磨至无明显肉眼可见划痕，去除残留合金颗粒和氧化层，这样，可以利于喷砂砂粒更好地与基材作用。
步骤S4中，所述对打磨后的钛网依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗并吹干，包括：
将打磨后的钛网在丙酮溶液中超声清洗10～30min，去除油脂残留，超声频率40KHZ；
将钛网在无水乙醇和去离子水超声清洗10～30min，去除打磨未尽的金属颗粒；
将钛网进行气枪下空气吹干，时间30s～90s，气枪气压0.2～0.4Mpa。
步骤S5中，所述对吹干后的钛网进行喷砂粗化，增加涂层和基材结合力，之后重复步骤S4的清洗程序，包括：
选用干式喷砂机，设定喷砂角度60～90°，气压0.2～0.4Mpa，喷砂间距15～30cm，将60～150目三氧化二铝或者二氧化硅砂粒喷涂于钛网表面形成微米结构，使打磨后的钛网粗化增加聚四氟乙烯与基材的结合力；
将粗化后的钛网重复步骤S4的清洗程序。
步骤S6中，将聚四氟乙烯分散液装载喷枪中，并空气喷涂于粗化后的钛网，包括：
将聚四氟乙烯分散液磁力搅拌均匀，其中，聚四氟乙烯分散液浓度30％～60％，搅拌子转速200～500rpm，时间10～30min；
将空气喷枪连接气泵，调节气压，取适量去离子水置于喷枪料杯中，扳机喷出，清洗喷道以防止阻塞，其中，喷嘴直径0.2～0.5mm，气压0.2～0.4Mpa，需要注意的是，尽量喷尽喷枪内去离子水；
加入搅拌完成的聚四氟乙烯分散液，垂直钛网各面5～25cm均匀喷涂2～6s后停止喷涂，控制钛网表面聚四氟乙烯厚度在5～20μm；
用金属材料手工弯制或3D打印固位支架并将喷涂后钛网固定，接着补喷遗漏区域。
步骤S7中，使用两步固化法将聚四氟乙烯热固化成膜，包括：
将喷涂完成的钛网置于热处理炉中，分阶段加热；
第一阶段：从室温升温100℃用时20～30min，100℃保温30min～60min，去除分散液中的水分。
第二阶段：从100℃升温380℃用时20～30min，380℃保温30min～45min，炉中缓慢降温60min后置于室温降温，使聚四氟乙烯熔融重新结晶固化成膜；
使用去离子水对钛网超声清洗5～10min，真空烘干箱下30～50℃烘干6h，在紫外装置照射30min后备用。
本申请实施例提供的制备方法，通过对个性化钛网进行设计、SLM打印退火、打磨预处理、超声清洗、喷砂粗化、空气喷涂聚四氟乙烯、表面热固化成膜巧妙地将聚四氟乙烯膜覆盖在个性化钛网表面。此制备方法能够将聚四氟乙烯乙烯和个性化钛网的优点完美结合到一起，既保留钛网孔隙，利于软组织和骨组织的营养物质交换，又在表面区域覆以极低表面自由能的聚四氟乙烯膜，提高了整体支架的生物相容性，减少成纤维细胞及细菌的黏附而提高成骨效率，同时便于二次手术取出。
再结合图2(a)～(c)所示，本申请实施例还提供了一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网，采用所述的制备方法制备而成。
该个性化钛网包括钛网支架主体部分和覆盖于所述钛网支架主体部分表面的聚四氟乙烯膜部分。具体的，该个性化钛网在动物骨缺损模型中设计，钛网覆盖范围：钛网颊侧面最大距离19.95mm，钛网舌侧面最大距离15.51mm，钛网中轴距离13.81mm，钛网颊侧面最大高度6.26mm，钛网舌侧面最大高度4.54mm，钛网颊舌侧最大距离10.62mm；钛网厚度0.25mm；钛网孔隙：形状由不同大小的圆形及其相交组合图形构成，孔隙率48.27％；钛网支撑与打印基板角度90°。
需要特别说明的是，聚四氟乙烯膜覆盖的个性化钛网制作方法不仅仅适用于本申请实施例设计的个性化钛网，而且可用于临床上根据骨缺损类型设计的各型个性化钛网。
图3(a)～(d)为完成SLM打印的并退火处理后的个性化钛网。
步骤1：使用筛网对Ti6Al4V粉末进行筛选，将增加完支撑的钛网源文件导入3d打印机并排版布置，设定打印参数：材料属性Ti6Al4V，激光功率95W，扫描速度900mm/s，扫描间宽度0.15mm；在氩气保护下将粉加入工作仓，调节基台和粉仓高度达到每层铺粉25μm，三次曝光后进行打印。肉眼可见，SLM打印完成的钛网表面非常粗糙，存在大量未完全熔融的金属颗粒。
步骤2：打印完成的钛网物理性能较差，需要通过退火来消除残余应力和细化晶向，减少变形和组织缺陷的发生。打印完成的钛网和基板放入真空退火炉中，选择设定好的退火程序：气压1Pa，室温升温至800°后保温60min；退火后的钛网置于50ml容积烧杯中，加入去离子水30ml超声清洗30min，放入真空干燥箱在60℃下烘干3h。手持持针器将支撑去除，并用打磨机在支撑断裂处局部修平。
图4(a)～(b)所示为打磨抛光(左)、喷砂粗化(右)的SLM个性化钛网效果图。
步骤1：手持钛网，将钛网组织接触面和边缘面平行于600目砂纸单向循环初打磨，钛网孔隙面用卷成柱形的砂纸平行打磨；随后依次逐级使用800目、1000目、1200目、1500目、2000目、5000目碳化硅砂纸打磨，并将抛光头装入打磨机，蘸取抛光膏进一步精细打磨至镜面光泽。取3只干净的50ml容积的玻璃烧杯，在一只中加入丙酮30ml，将打磨后的钛网置入并超声清洗15min，随后在另外两只中加入无水乙醇、去离子水并超声清洗钛网各15min，清洗完成后放入真空干燥箱在60℃下烘干3h备用。
步骤2：选用粒度大小80目的三氧化二铝喷砂，调节喷砂气压0.35Mpa，持针器夹紧打磨后的钛网边缘，喷砂喷嘴与钛网始终保持垂直，间距30cm喷砂90s，各面喷砂结束后补喷持针器夹持遗漏区域，用气枪轻吹游离表面的砂砾，并重复步骤2中的清洗烘干程序。
图5(a)～(c)是本发明实施例中在SLM个性化钛网表面喷涂聚四氟乙烯过程效果图。
步骤1：用量程20ml的量筒量取10ml浓度60％聚四氟乙烯分散液加入到25ml容积的玻璃烧杯中，并在烧杯中放入大小为5mmx3mm的搅拌子，将烧杯置于磁力搅拌机，调节转速500rpm，搅拌时长30min，搅拌的目的是为了使得聚四氟乙烯分散更加均匀，避免团聚凝结而影响后续喷涂过程。
步骤2：将空气喷枪进气口用气管连接气泵，缓慢扣动喷枪扳机出气并调节调压阀气压大小，调整气压为0.3Mpa后松开扳机。喷枪料杯中加入去离子水5ml，再次扣动喷枪扳使去离子水雾化喷出，观察雾化效果并确认喷枪无堵塞后将料杯中的去离子水喷尽。
步骤3：取直径1mm的纯铜丝30cm，用持针器适当弯制成结构稳定的三棱锥。另取高熔点直径0.1mm细纯钛丝5cm备用。
步骤4：在喷枪料杯中重新加入5ml步骤1中搅拌后的聚四氟乙烯分散液，扣动喷枪扳，等待聚四氟乙烯分散液雾化稳定。选用持针器夹持钛网边缘，调整喷枪喷嘴与钛网待涂区域垂直，间距15cm均匀喷涂3s后停止喷涂，等待数秒，观察聚四氟乙烯在钛网表面呈分布均匀的白色薄层，此时厚度约10μm。
步骤5：完成步骤4后的钛网用准备细纯钛丝系于三棱锥顶点，并使用喷枪补喷持针器夹持遗漏区域。这样可以最少程度的减少因固定钛网而造成的喷涂面遗漏，并便于后续的热固化过程；
图6为本发明实施例中聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网的效果图。
步骤1：将固定有喷涂聚四氟乙烯的SLM个性化钛网的三棱锥装置放在水平陶瓷板上并放入热处理炉中，设定第一阶段加热程序，从室温26℃加热至100℃用时30min，保温30min，目的是初步去除聚四氟乙烯分散液中的水分。
步骤2：随后，设定第二阶段加热程序，从100℃升温380℃用时25～30min，380℃保温30min，炉中缓慢降温60min后置于室温降温，目的使聚四氟乙烯熔融重新结晶固化成膜。加热程序结束后，使钛网在炉中缓慢降温60min后置于室温降温，目的是为了提高聚四氟乙烯的结晶度并固化成膜。
步骤3：取50ml的烧杯，装入2/3容积的去离子水，将聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网置入超声清洗10min，在超声干燥箱30℃烘干过夜，在紫外装置照射30min后装入塑封袋。
图7为本发明实施例中聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网用小刀划开表面效果图.
使用专业手术刀刀片垂直加力划至底部并侧向刮开，清晰可见地是，经过热固化后，聚四氟乙烯分散液在个性化钛网表面成膜，证明了本实例成功地将聚四氟乙烯膜有效地结合在个性化钛网表面。
应当理解，为了清楚起见，以上列举的是本发明的若干具体实施例子中的单独实施例之一，本发明的某些特征也可以在其他单个实施例中组合地提供。除非明显不相容或明确排除，每个个别的特征之间的组合而成的实施例都被认为是另一个实施例。如本实施例中设计的个性化钛网孔隙率48.27％，而孔隙率在30％～90％的任一个性化钛网，也被认为是另一个实施例；本实施例中所用的聚四氟乙烯分散液浓度为60％，而使用去离子水对分散液进行适当稀释并喷涂个性化钛网表面也同样被认为是另一个实施例；本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
特别说明的是，本领域的技术人员可以清楚地了解到可吸收性引导性骨再生膜机械强度较差，不可吸收性膜中个性化钛网是当前较为理想的材料。传统的个性化钛网在打印完成之后表面存在大量未熔融的金属颗粒，对组织异物反应大。而本发明的新型聚四氟乙烯膜覆盖的个性化钛网可通过个性化钛网设计、打印退火、抛光预处理、喷砂粗化、聚四氟乙烯分散液喷涂、热固化成膜来实现制作，完成的整体支架表面光滑疏水，兼具优异力学性能和生物相容性。基于这样的理解，本发明对现有技术作出的贡献可以以一种新型不可吸收引导性骨再生膜的形式体现出来。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1：对虚拟骨增量后的三维重建骨模型进行钛网设计，并加入支撑；
步骤S2：对设计完成的钛网进行激光选区熔融3D打印并退火处理；
步骤S3：对退火后的钛网使用砂纸打磨，去除残留合金颗粒和氧化层；
步骤S4：对打磨后的钛网依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗并吹干；
步骤S5：对吹干后的钛网进行喷砂粗化，增加涂层和基材结合力，之后重复步骤S4的清洗程序；
步骤S6：将聚四氟乙烯分散液装载喷枪中，并空气喷涂于粗化后的钛网；
步骤S7：使用两步固化法将聚四氟乙烯热固化成膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述对虚拟骨增量后的三维重建骨模型进行钛网设计，并加入支撑，包括：
选用建模软件根据预期骨体积设计钛网的覆盖范围、厚度、孔径形状、孔隙率，其中，钛网覆盖范围根据预期骨重建体积确定，厚度0.2～0.4mm,孔径形状为基础几何图形及其图形之间的相交组合，孔隙率30％～90％；
选用加支撑软件对钛网加支撑处理,设置支撑与基板角度为0°～180°。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述对设计完成的钛网进行激光选区熔融3D打印并退火处理，包括：
对钛网进行增加支撑并将生成cls源文件导入3d打印机，设定SLM打印参数后进行打印，其中，打印参数为：材料属性Ti6Al4V，激光功率90～100W，扫描速度850～900mm/s，扫描间宽度0.10～0.15mm，层厚25～35μm；
将钛网置于钛合金真空退火炉中退火，其中退火参数为：参数气压0.1～1Pa，退火时间30～120min，最高温度750～850℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述对退火后的钛网使用砂纸打磨，去除残留合金颗粒和氧化层，包括：
将钛网组织接触面、孔隙面、边缘面平行于碳化硅砂纸，依次逐级使用600目、800目、1000目、1200目、1500目、2000目、5000目碳化硅砂纸，单向循环打磨；
在打磨机上装上抛光头，并蘸取少量抛光膏将钛网打磨至无明显肉眼可见划痕，去除残留合金颗粒和氧化层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述对打磨后的钛网依次进行丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗并吹干，包括：
将打磨后的钛网在丙酮溶液中超声清洗10～30min，去除油脂残留，超声频率40KHZ；
将钛网在无水乙醇和去离子水超声清洗10～30min，去除打磨未尽的金属颗粒；
将钛网进行气枪下空气吹干，时间30s～90s，气枪气压0.2～0.4Mpa。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述对吹干后的钛网进行喷砂粗化，增加涂层和基材结合力，之后重复步骤S4的清洗程序，包括：
选用干式喷砂机，设定喷砂角度60～90°，气压0.2～0.4Mpa，喷砂间距15～30cm，将60～150目三氧化二铝或者二氧化硅砂粒喷涂于钛网表面形成微米结构，使打磨后的钛网粗化增加聚四氟乙烯与基材的结合力；
将粗化后的钛网重复步骤S4的清洗程序。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S6中，将聚四氟乙烯分散液装载喷枪中，并空气喷涂于粗化后的钛网，包括：
将聚四氟乙烯分散液磁力搅拌均匀，其中，聚四氟乙烯分散液浓度30％～60％，搅拌子转速200～500rpm，时间10～30min；
将空气喷枪连接气泵，调节气压，取适量去离子水置于喷枪料杯中，扳机喷出，清洗喷道以防止阻塞，其中，喷嘴直径0.2～0.5mm，气压0.2～0.4Mpa；
加入搅拌完成的聚四氟乙烯分散液，垂直钛网各面5～25cm均匀喷涂2～6s后停止喷涂，控制钛网表面聚四氟乙烯厚度在5～20μm；
用金属材料手工弯制或3D打印固位支架并将喷涂后钛网固定，接着补喷遗漏区域。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S7中，使用两步固化法将聚四氟乙烯热固化成膜，包括：
将喷涂完成的钛网置于热处理炉中，分阶段加热；
第一阶段：从室温升温100℃用时20～30min，100℃保温30min～60min，去除分散液中的水分。
第二阶段：从100℃升温380℃用时20～30min，380℃保温30min～45min，炉中缓慢降温60min后置于室温降温，使聚四氟乙烯熔融重新结晶固化成膜；
使用去离子水对钛网超声清洗5～10min，真空烘干箱下30～50℃烘干6h，在紫外装置照射30min后备用。
9.一种聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的制备方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的聚四氟乙烯膜覆盖的SLM个性化钛网，其特征在于，包括钛网支架主体部分和覆盖于所述钛网支架主体部分表面的聚四氟乙烯膜部分。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19723723A1 (de) * | 1997-05-30 | 1998-12-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Polymerbeschichtung für Prothesen, Implantate und Körperelektroden und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US20020111590A1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-08-15 | Davila Luis A. | Medical devices, drug coatings and methods for maintaining the drug coatings thereon |
| US20030175408A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-09-18 | Timm Debra A. | Sterilization of bioactive coatings |
| US20080274671A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-11-06 | Enbio Limited | Method of doping surfaces |
| CN103911050A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-07-09 | 浙江歌瑞新材料有限公司 | 一种聚四氟乙烯涂料及其制备方法和应用 |
| CN110565092A (zh) * | 2019-09-28 | 2019-12-13 | 华南理工大学 | 一种仿生人体关节组织结构的功能涂层及其制备方法与应用 |
| CN113768667A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 佳木斯大学 | 一种3d打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法 |
| CN113996811A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-01 | 佳木斯大学 | 一种slm 3d打印tc4钛网表面处理方法 |
| CN115055697A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-16 | 佳木斯大学 | 一种3d打印镍钛植入物超亲水微纳表面的制备方法 |
-
2023
- 2023-05-30 CN CN202310619861.7A patent/CN116851773B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19723723A1 (de) * | 1997-05-30 | 1998-12-03 | Fraunhofer Ges Forschung | Polymerbeschichtung für Prothesen, Implantate und Körperelektroden und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US20020111590A1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-08-15 | Davila Luis A. | Medical devices, drug coatings and methods for maintaining the drug coatings thereon |
| US20030175408A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-09-18 | Timm Debra A. | Sterilization of bioactive coatings |
| US20080274671A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-11-06 | Enbio Limited | Method of doping surfaces |
| CN103911050A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-07-09 | 浙江歌瑞新材料有限公司 | 一种聚四氟乙烯涂料及其制备方法和应用 |
| CN110565092A (zh) * | 2019-09-28 | 2019-12-13 | 华南理工大学 | 一种仿生人体关节组织结构的功能涂层及其制备方法与应用 |
| CN113768667A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-12-10 | 佳木斯大学 | 一种3d打印基于个性化设计仿生结构钛网的制备方法 |
| CN113996811A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-01 | 佳木斯大学 | 一种slm 3d打印tc4钛网表面处理方法 |
| CN115055697A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-16 | 佳木斯大学 | 一种3d打印镍钛植入物超亲水微纳表面的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
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