[发明专利]一种用于高性能DLP打印的生物陶瓷浆料及其制备方法

说明书

本发明属于光固化增材制造技术领域，并具体公开了一种用于高性能DLP打印的生物陶瓷浆料及其制备方法。生物陶瓷浆料包括生物陶瓷粉末、预混液、分散剂和离型剂，生物陶瓷粉末与预混液的质量比为1:7～7:3，所述预混液包括质量比为3:20～2:5的聚乙二醇和光固化树脂。所述制备方法包括：将光固化树脂和聚乙二醇混合均匀，将分散剂加入到预混液中超声混合均匀，再向该混合液中加入生物陶瓷粉末，并搅拌均匀，接着向生物陶瓷浆料初体中加入离型剂，并搅拌均匀，从而制备得到生物陶瓷浆料。本发明所配制的生物陶瓷浆料在成形过程中能够便于坯体的提拉和降低树脂固化的内应力，减少脱脂开裂，提高了打印和脱脂过程中的成功率。

技术领域

本发明属于光固化增材制造技术领域，更具体地，涉及一种用于高性能DLP打印的生物陶瓷浆料及其制备方法。

背景技术

骨组织工程通过人工生物支架来治疗超过骨愈合极限的骨缺损，其中生物陶瓷支架凭借着与人体自身骨成分相似性、良好的可降解性、生物相容性、力学性能等被广泛用作人工骨支架，而良好的骨支架需要有特定的复杂外观结构和相互贯通精细的内部结构，传统的制作工艺无法满足，而数字化光处理(DLP)打印技术通过光投影，逐层投射固化，具有打印速度快，精度高等优点，可以有效解决这个问题。

然而由于现有DLP技术在打印生物陶瓷时还存在以下几个问题，如在分层打印过程中由于润滑效果差导致拉时无法拉起、断层和样品脱落问题，树脂固化内应力产生的脱脂开裂问题和散射问题，这些问题都会直接影响打印的有效性和成功率。

因此，本领域亟待对现有的生物陶瓷浆料进行设计和研究，以期提出一种高固相含量、高精度、易拉起、减小脱脂开裂的生物陶瓷浆料。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于高性能DLP打印的生物陶瓷浆料及其制备方法，其中结合生物陶瓷浆料自身的特征及DLP打印的工艺特点，相应的对生物陶瓷浆料的材料构成进行了研究和设计，其中，通过将预混液、分散剂、离型剂和生物陶瓷粉末有机结合，使得配制的生物陶瓷浆料过程中利用空间位阻效应，从而粉末之间可形成良好的分散效果，同时，本发明有效解决了硅油作为脱模剂不能够很好的与树脂溶剂相溶的问题，可以减少固化层与离型膜之间的结合力，进一步的，本发明所配制的生物陶瓷浆料在成形过程中能够减小树脂固化的内应力，减少脱脂开裂，提高了脱脂过程中的成功率。本发明所提供的生物陶瓷浆料具有高固相含量、高精度、易拉起、减小脱脂开裂的特点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种用于高性能DLP打印的生物陶瓷浆料，包括：生物陶瓷粉末、预混液、分散剂和离型剂，所述生物陶瓷粉末与所述预混液的质量比为1:7～7:3，其中，所述预混液包括质量比为3:20～2:5的聚乙二醇和光固化树脂，所述分散剂的质量为所述生物陶瓷粉末质量的0.5％～6％，所述离型剂的质量为所述生物陶瓷粉末质量的0.5％～1％。

进一步的，所述生物陶瓷粉末为羟基磷灰石粉末、磷酸三钙粉末、生物玻璃粉末、氧化锆粉末、硅酸钙粉末中的一种或多种，所述生物陶瓷粉末的粒径为0.2μm～40μm，进一步的，所述生物陶瓷粉末的粒径为0.6μm～5μm，进一步的，所述生物陶瓷粉末的粒径为3μm。

进一步的，所述分散剂为以空间位阻效应为主的超分散剂，其为聚丙烯酸酯型超分散剂或聚酯型超分散剂。

进一步的，所述离型剂为丙烯酸酯改性硅油。

进一步的，还包括光引发剂和阻聚剂，其中，所述光引发剂的质量为所述预混液的0.2％～1％，所述阻聚剂的质量为所述预混液质量的0.05％～0.5％。

进一步的，所述光引发剂为自由基形光引发剂，包括2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮或1-羟基环己基苯基甲酮中的一种或者多种。

进一步的，所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、2，5-二叔丁基对苯二酚2，5-DTBHQ中的一种或者几种。