[发明专利]一种用于3D打印的ABS组合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的ABS组合物的制备方法，组合物中，ABS数值为45～55质量份数；SEBS接枝物为8～14质量份数；PC‑PPO嵌段共聚物为23～34.4质量份数；氨基硅烷偶联剂为0.3～0.7质量份数；纳米填料为5～9质量份数；玻璃纤维为5～12质量份数；抗氧剂0.6～1.1份；光稳定剂为0.3～0.7质量份数；将上述组合物通过拉伸流挤出共混和反应增容；得到3D打印的ABS组合物。本发明的组合物具有优良的熔融加工稳定性、拉伸强度、刚性和抗冲击强度，应用于3D打印辅助医疗器械，既可以保障打印产品的定制化精度，又能保证产品的强度，确保病患在康复过程中的安全使用。

技术领域

本发明涉及高分子材料及其成型加工领域，特别涉及一种用于3D打印的ABS组合物的制备方法。

背景技术

工业化文明极大推动了人类社会的进步，地球这一人类的唯一家园所能滋养的人口数量也在半个世纪内急剧膨胀至70亿的关口。但是，工业化生产、供给模式的变革和人类生活方式的改变也带来了诸多负面效应，其中需要医疗救助的肢体/骨伤残人士的数量明显增多就是最突出的社会问题。交通和意外伤害事故、局部战争等也在一定程度上形成了庞大的肢体伤残群体。据统计，每年因意外伤害的死亡人数，烧伤仅次于交通事故，排在第二位，而且在交通事故伤害中也有大量伤员合并烧伤。中国烧伤年发病率约为1.5％～2％，即每年约有2000万人遭受不同程度烧伤。其中临床上七成伤者可以使用矫形器协助康复治疗，并且矫形器根据不同阶段的康复治疗需要更换合适种类。烧伤康复用矫形器需求至少在1500万套以上，市场潜力每年30亿以上。

近年来，我国脑卒中导致脑瘫的发病率呈“井喷”态势。2012年我国脑卒中患病率达到1.82％，估算我国40岁以上的脑卒中患者已有1083万人，脑卒中患者十之八九都伴随着足下垂，加上脑瘫儿童，以及腓总神经麻痹、脑外伤、L4以下马尾神经损伤患者，每年净增长接近200万致残病例。其中相当大一部分需要实施足部矫正康复，对定个性化高刚性的踝足矫形器需求也日益增长。对于卧床不起者，大多数痉挛期患者都是由弛缓期发展而来，矫形器起到预防足下垂和内翻畸形的作用，所以提前预防是非常必要的。每年市场需求在500万件套，市场规模在50～60亿元。

由于康复过程漫长，患者自己在家能否坚持良好的康复锻炼是个疑问，如果长时间的不良步态，最终会导致关节的畸形发展。为最大程度地避免这类情况的发生，需要使用个性化矫形器。对于已经产生畸形情况的病人，使用个性化矫形器，可促进患者的康复矫正畸形。

传统的工业化制造架构于统一标准的大规模批量化生产，虽然极大地体现了规模化、集约化的生产效率，但是无法满足个性化的需求。3D打印技术的出现，为智能化、个性化制造提供了可靠的手段，而个性化的医疗需求，为3D打印技术在医疗器械尤其是辅助治疗或康复治疗领域的应用提供了诱人的市场空间和发展动力。

目前，用于辅助医疗器械领域的3D打印产品可分为金属类产品和高分子材料产品。金属类产品一般采用选择性激光烧结/熔覆(SLS)技术，高分子类产品则一般采用熔融沉积成型法(FDM)。鉴于目前3D打印技术的限制，高分子3D打印材料的主题仍然是ABS及其改性产品，打印温度一般为230～270℃。因为ABS只能归类于普通工程塑料，这种材料及配套3D打印工艺所得产品的强度和性能只是略高于一般热塑性塑料，很难达到尼龙、聚碳酸酯等一类工程塑料的档次。其静态力学性能和动态力学性能都无法胜任日常需要频繁锻炼康复的病患的需求。

如果采用一般改性方法制备诸如PC/ABS、PA/ABS合金，这些材料在270℃下无法完全熔融，加工流变性能较差，局部应力集中无法消除，不仅无法保障制品的强度，而且其3D打印产品的精度也无法保障。这样也就体现不出个性化定制的优势，严重时会给病患带来各种麻烦，甚至会危及病患的安全。

开发既具有良好加工性能，又能确保实现个性化定制目的，进而制备出具有高强度的辅助治疗康复器材的新型ABS复合材料是实现其3D打印医疗器材的关键环节之一。

发明内容