【技术实现步骤摘要】
一种用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料及其应用和打印系统
本专利技术涉及材料
，特别是一种用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料及其应用和打印系统。
技术介绍
医用人工骨生物材料的市场背景是骨损伤的治疗在中国有着巨大需求，目前有757万肢残患者和每年新增的300万骨损伤患者都需要大量骨修复材料。目前临床上所使用的人工骨替代材料，大多以金属、或高分子材料制成，这些材料在生物相容性、生物活性、生物可降解性等方面都有各自不可弥补的缺点。仿生人工骨是指用人工材料制造的人骨替代品或者骨折固定材料。仿生人工骨是传统骨损伤修复材料的替代品，它具有良好的机械强度和生理活性，能极大地减轻患者痛苦，市场潜力巨大。国内市场每年的交易额大约300亿元，大多为国外跨国公司的产品，由于价格昂贵，我国大多数病人难以承受。虽然我国有同类产品，由于基础工业的原因，原材料加工、生产工艺技术及质量控制等方面存在差异，产品性能往往不能稳定，结构跟人骨差异大且存在各种各样的缺陷，临床应用效果不佳，常常因为质量问题引起医疗纠纷。因此，中国市场上迫...
【技术保护点】
1.一种用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述材料的原料组份及重量份配比为：改性纳米磷酸三钙10-15份，改性纳米羟基磷灰石55-70份、骨形态发生蛋白（BMP）3-8份、材料支撑体40-50份、分散剂1-2份、纳米二氧化锆3-5份、水溶性流变助剂2-3份、去离子水120-150份。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述材料的原料组份及重量份配比为：改性纳米磷酸三钙10-15份，改性纳米羟基磷灰石55-70份、骨形态发生蛋白（BMP）3-8份、材料支撑体40-50份、分散剂1-2份、纳米二氧化锆3-5份、水溶性流变助剂2-3份、去离子水120-150份。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述材料的原料组份及重量份配比为：改性纳米磷酸三钙10份，改性纳米羟基磷灰石55份、骨形态发生蛋白（BMP）3份、材料支撑体40份、分散剂1份、纳米二氧化锆3份、水溶性流变助剂2份、去离子水120份。
3.根据权利要求1所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述材料的原料组份及重量份配比为：改性纳米磷酸三钙15份，改性纳米羟基磷灰石70份、骨形态发生蛋白（BMP）8份、材料支撑体50份、分散剂2份、纳米二氧化锆5份、水溶性流变助剂3份、去离子水150份。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠或硬脂酸；所述水溶性流变助剂为黄原胶、琼脂糖、甲基纤维素或聚乙烯醇中的任意一种；所述材料支撑体选自丝素蛋白或聚乳酸或两者的混合物；所述改性纳米磷酸三钙和所述改性纳米羟基磷灰石的粒径小于50纳米。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述改性纳米磷酸三钙和所述改性纳米羟基磷灰石采用改性剂进行改性，所述改性剂的原料组份及重量份配比为，光固化树脂30-40份、光敏引发剂3-6份、无水乙醇50-70份。
6.根据权利要求5所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述光固化树脂选自丙烯酸酯树脂或蜂蜜；所述光固化树脂的粘度在100厘泊；所述丙烯酸酯树脂使用的树脂单体选自聚乙二醇二丙烯酸酯、双甲基丙烯酸乙二醇酯、环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂和氨基丙烯酸树脂中的一种或多种；所述丙烯酸酯单体含有两个及以上活性官能团；
所述光敏引发剂选自2-羟基-2甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、安息香双甲醚、二苯甲酮、α-羟基酮、苯甲酰甲酸酯或酰基膦氧化物、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(TPO-L)、苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类、酰基邻氧化物、二苯甲酮类和硫杂蒽酮类的一种或多种；
所述改性纳米磷酸三钙和改性纳米羟基磷灰石的制备：
步骤一、配制改性剂溶液；称取光固化树脂放置在一个容器中，加入无水乙醇，按300-400转/分钟的速率搅拌30分钟，搅拌混合均匀，升高温度至40℃，以15-20滴/分速度开始滴加光敏剂，得到光固化树脂溶液，滴加完毕之后，将温度升高到50℃，恒温，不断搅拌3-4h，得到光固化树脂稳定溶液；
步骤二、配制改性纳米磷酸三钙浆料；将纳米磷酸三钙粉体缓慢加入光固化树脂稳定溶液中，同时利用超声分散机进行分散，加完纳米磷酸三钙后，搅拌；所述搅拌速率为400-500转/分钟，搅拌时间为30-40分钟，得到纳米磷酸三钙粉末悬液；所述超声分散机工作功率为1500W、频率为20KHz；
同理，制备改性纳米羟基磷灰石浆料，得到纳米羟基磷灰石粉末悬液；
步骤三、分别将纳米磷酸三钙粉末悬液和纳米羟基磷灰石粉末悬液过滤，低温冷冻干燥，过200目筛，分别得到改性纳米磷酸三钙和改性纳米羟基磷灰石；
所述步骤一之前，对磷酸三钙和羟基磷灰石进行预处理，所述预处理包括，分别将磷酸三钙和羟基磷灰石在研磨机中进行研磨，研磨机转速在400~800转/分钟，室温研磨2-6h，得到纳米磷酸三钙和纳米羟基磷灰石。
7.根据权利要求6所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述陶瓷复合材料的线性热膨胀系数CLTE小于50×10-61/K，粘度为0.5-1.5Pa·s，拉伸强度38MPa，断裂伸长率29%，冲击强度3.4kJ/m2，弯曲强度1836MPa所述复合材料经X-射线衍射仅能检测到磷酸三钙和羟基磷灰石的结晶相，其他物质不显示在衍射图谱中。
8.根据权利要求1所述的用于3D打印的光固化生物陶瓷复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备方法为：
步骤I、按照配比，称取原料；
步骤II、将纳米改性磷酸三钙和纳米改性羟基磷灰石分别分散于去离子水中，得到混合液A1和混合液A2；将混合溶液A1和A2分别按500-800转/分钟的速率搅拌10-20分钟，然后进行超声分散，得到分散后的混合溶液B1和混合液B2；所述超声分散的工作功率为1500W、频率为20KHz，时间为15-60min，所述超声分...
【专利技术属性】
技术研发人员：金马丁明，
申请(专利权)人：第七元素北京新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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