[发明专利]一种基于等流变特性的全支撑水凝胶3D打印方法

权利要求书

1.一种基于等流变特性的全支撑水凝胶3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)打印原材料置于3D打印第一挤出头中，支撑材料置于3D打印第二挤出头中；以交联的海藻酸钠和丙烯酰胺双网络水凝胶作为3D打印原材料；以钙离子交联的海藻酸钠作为支撑材料；

(2)根据所述打印原材料的粘度，向所述支撑材料中加入纳米粘土，以使得所述打印原材料和所述支撑材料具有等流变特性；

(3)采用双挤出头全支撑模式，按照待打印水凝胶模型的切片，在实体位置打印原材料，在空腔位置打印支撑材料，层层交替打印堆积后，获得具有全支撑填充的水凝胶实体模型；

(4)将所述水凝胶实体模型置于光照下，辅以加热，使所述打印原材料发生光交联和热交联，所述支撑材料发生热交联，利用所述支撑材料与所述打印原材料在同一交联条件下具有不同的交联程度，且所述打印原材料固化成胶后，位于其空腔位置的所述支撑材料交联后仍保持黏弹性流体状态，将交联的所述支撑材料与固化成胶的所述打印原材料分离即得到水凝胶模型。

2.如权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述交联的海藻酸钠和丙烯酰胺双网络水凝胶按照如下方法获得：

将含有N,N’-亚甲基二丙烯酰胺、四甲基乙二胺和海藻酸钠的溶液A与含有丙烯酰胺、二水合硫酸钙以及过硫酸铵的溶液B，按照体积比1:1混合，得到交联的海藻酸钠和丙烯酰胺双网络水凝胶。

3.如权利要求2所述的打印方法，其特征在于，所述溶液A中N,N’-亚甲基二丙烯酰胺的浓度为0.036mg/ml-0.144mg/ml，四甲基乙二胺的浓度为0.0003-0.0006g/ml，海藻酸钠的浓度为3％wt-5％wt。

4.如权利要求2所述的打印方法，其特征在于，所述溶液B中丙烯酰胺的浓度为12％wt-17％wt，钙离子的浓度为0.001g/ml-0.0024g/ml，过硫酸铵的浓度为0.1mg/ml-0.3mg/ml。

5.如权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述支撑材料以钙离子交联的海藻酸钠按照如下方法获得：

将海藻酸钠溶液和含有钙离子的溶液按照体积比1:1混合得到以钙离子交联的海藻酸钠；其中所述海藻酸钠溶液的浓度为3％wt-5％wt，钙离子的浓度为0.002g/ml-0.0036g/ml。

6.如权利要求2所述的打印方法，其特征在于，采用离心处理脱除溶液A和溶液B中的气泡。

7.如权利要求1所述的打印方法，其特征在于，步骤(4)所述光照为紫外光照，紫外光波长为254nm，加热温度范围为50-60℃。

8.如权利要求1所述的打印方法，其特征在于，所述光交联时间为2至12小时，所述热交联时间为2至12小时。

9.如权利要求1所述的打印方法，其特征在于，通过挤出的方式将交联的所述支撑材料与固化成胶的所述打印原材料分离即得到水凝胶模型。