一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材及其制备方法、应用技术

本发明专利技术属于4D打印丝材及可穿戴医疗器件技术领域，公开了一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材及其制备方法、应用，所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法包括：将干燥得到的粉末材料与润滑剂、抗氧化剂按比例混合搅拌，将得到的抗菌磁性复合粉末挤压造粒，真空干燥冷却后得到一定大小的抗菌磁性复合颗粒；将得到的抗菌磁性复合颗粒置于双螺杆挤出机中挤出丝材，即得到抗菌型的4D打印用磁性复合丝材。基于得到的抗菌型的4D打印用磁性复合丝材成形制备了具有磁可控变形能力的可穿戴医疗器件，可用于人体骨骼变形矫正。本发明专利技术在提高丝材机械力学性能和磁性的同时，赋予其抗菌能力，进一步拓展了4D打印在可穿戴医疗器件领域的应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材及其制备方法、应用


[0001]本专利技术属于4D打印丝材及可穿戴医疗器件
，尤其涉及一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]目前，4D打印是在传统的3D打印基础上引入“时间”这一“D”(维度)，即通过3D打印得到的静态的成形件在外界温度、湿度、光线、磁场、PH值等的刺激下随着时间发生形状、性能、功能的变化，从而赋予增材制造新的生命力。现阶段4D打印技术仍处于起步阶段，其存在许多亟待解决的技术难题，与传统的增材制造技术相同，可4D打印的材料开发仍是制约其发展的最大瓶颈。因此，需要开发出更多的可4D打印的智能材料，这对4D打印技术及未来智能工业的发展具有重要的意义。磁性材料的4D打印在可穿戴医疗设备的制造领域具有广泛的应用前景，然而，目前能用于4D打印可穿戴医疗设备的磁性材料极其罕见；同时，现有的4D打印用磁性复合材料的机械性能和磁性能难以同时优化，这仍是4D打印可穿戴医疗设备推广应用亟待解决的问题之一。此外，4D打印技术制备的可穿戴医疗设备在储存、运输和使用过程中容易受到空气中的水分、有害细菌和人体皮肤组织产生的汗液的影响，在其表面容易滋生细菌，从而危害人体健康。因此，需要开发具有抗菌功能的可4D打印磁性复合材料，从而解决以上面临的难题。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的4D打印用磁性复合材料的机械性能和磁性能难以同时优化；4D打印技术制备的可穿戴医疗设备在储存、运输和使用过程中容易受到空气中的水分、有害细菌和人体皮肤组织产生的汗液的影响，在其表面容易滋生细菌，从而危害人体健康。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材及其制备方法、应用。
[0005]本专利技术是这样实现的，一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法，所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法包括：
[0006]步骤一，将磁粉、抗菌纳米粒子、柔性高分子粉末分别置于真空干燥箱中充分干燥；
[0007]步骤二，将充分干燥得到的粉末材料与润滑剂、抗氧化剂按比例置于行星混合机中混合搅拌，得到抗菌磁性复合粉末；
[0008]步骤三，将得到的抗菌磁性复合粉末置于挤出造粒机中挤压造粒，真空干燥冷却后得到一定大小的抗菌磁性复合颗粒；
[0009]步骤四，将得到的抗菌磁性复合颗粒置于双螺杆挤出机中挤出丝材，即得到抗菌型的4D打印用磁性复合丝材；
[0010]步骤五，基于得到的抗菌型4D打印用磁性复合丝材和待成形的可穿戴医疗器件的
三维模型，采用熔融沉积成型的方式制备出待成形件；
[0011]步骤六，将得到的成形件进行充磁，使成形件具有永磁性，并将充磁后的可穿戴医疗器件穿戴到皮肤上，在磁场下实现磁响应变形，由此完成待制造零件的4D打印变形。
[0012]进一步，所述步骤一中，真空干燥箱中烘干温度为80℃；
[0013]所述步骤二中，行星混合机的转速为1000r/min，混合时间为1h。
[0014]进一步，所述步骤三中，挤出造粒机的加热温度为120℃，挤出造粒机的转速为100r/min，真空干燥温度为80℃；
[0015]所述步骤四中，双螺杆挤出机的挤出温度在120～130℃，螺杆转速为30～50r/min，挤出丝材的直径为1.5～3mm。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法制备的抗菌型4D打印用磁性复合丝材，所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材重量计份包括：柔性高分子粉末150～200份，磁性粉末70～120份，抗菌纳米粒子10～20份，抗氧化剂粉末5～10份，润滑剂3～5份。
[0017]进一步，所述柔性高分子粉末包括热塑性聚氨酯弹性体橡胶、聚酰亚胺、聚丙烯、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物热塑性高分子材料中的一种或几种，粒径为1～50μm。
[0018]进一步，所述磁性粉末包括钕铁硼粉末、铁氧体粉末、铁钴粉末及铁镍粉末中的一种或几种，磁性粉末粒径大小为1～50μm。
[0019]进一步，所述抗菌纳米粒子包括载银二氧化钛纳米粒子、银纳米粒子，抗菌纳米粒子粒径大小为10～200nm。
[0020]进一步，所述抗氧化剂为二丁基羟基甲苯、没食子酸丙酯、叔丁基对苯二酚等酚类化合物的一种或几种。
[0021]进一步，所述润滑剂为蓖麻油衍生物、气相二氧化硅或聚烯烃微粒的一种或几种。
[0022]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的抗菌型4D打印用磁性复合丝材在4D打印加工可穿戴医疗设备中的应用。
[0023]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0024]第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0025]本专利技术将磁性材料、柔性高分子材料、抗菌纳米颗粒和其他抗氧化剂以及助流剂共混挤出成丝，赋予丝材可4D打印的功能。本专利技术在提高丝材机械力学性能和磁性的同时，赋予其抗菌能力。本专利技术采用工业化大规模生产的原料，采用4D打印的加工方式可进一步降低可穿戴医疗设备的生产成本和生产周期。
[0026]第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本专利技术所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
[0027]本专利技术在提高复合丝材的机械性能与磁性的同时赋予其抗菌性能，以克服现有材料的缺点与不足，基于抗菌型的磁性复合丝材制备的可穿戴医疗器械具有磁响应变形能力和优异的抗菌性，可以进一步推进4D打印可穿戴医疗器件的应用。
[0028]第三，作为本专利技术的权利要求的创造性辅助证据，还体现在本专利技术首次提出抗菌
型4D打印用磁性复合丝材的制备方法，并将其应用到可穿戴医疗器件领域，克服了传统可穿戴医疗器件生产制造复杂、精度低、成本高等缺点，从而降低了生产成本。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例提供的抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法流程图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的基于抗菌型4D打印用磁性复合丝材成形的可穿戴医疗器件的结构示意图和磁场模拟分布图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的基于抗菌型4D打印用磁性复合丝材成形的可穿戴医疗器件的磁响应变形示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本专利技术如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法，其特征在于，所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法包括：步骤一，将磁粉、抗菌纳米粒子、柔性高分子粉末分别置于真空干燥箱中充分干燥；步骤二，将充分干燥得到的粉末材料与润滑剂、抗氧化剂按比例置于行星混合机中混合搅拌，得到抗菌磁性复合粉末；步骤三，将得到的抗菌磁性复合粉末置于挤出造粒机中挤压造粒，真空干燥冷却后得到一定大小的抗菌磁性复合颗粒；步骤四，将得到的抗菌磁性复合颗粒置于双螺杆挤出机中挤出丝材，即得到抗菌型的4D打印用磁性复合丝材；步骤五，基于得到的抗菌型4D打印用磁性复合丝材和待成形的可穿戴医疗器件的三维模型，采用熔融沉积成型的方式制备出待成形件；步骤六，将得到的成形件进行充磁，使成形件具有永磁性，并将充磁后的可穿戴医疗器件穿戴到皮肤上，在磁场下实现磁响应变形，由此完成待制造零件的4D打印变形。2.如权利要求1所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法，其特征在于，所述步骤一中，真空干燥箱中烘干温度为80℃；所述步骤二中，行星混合机的转速为1000r/min，混合时间为1h。3.如权利要求1所述抗菌型4D打印用磁性复合丝材制备方法，其特征在于，所述步骤三中，挤出造粒机的加热温度为120℃，挤出造粒机的转速为100r/min，真空干燥温度为80℃；所述步骤四中，双螺杆挤出机的挤出温度在120～130℃，螺杆转速为30～50r/min，挤出丝材的直径为1.5～3mm。4.一种利用如...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏彬，张善飞，闫春泽，史玉升，
申请(专利权)人：深圳华中科技大学研究院，
类型：发明
国别省市：