[发明专利]一种高分子材料超临界流体微孔发泡三维成型装置及应用

说明书

本发明涉及一种高分子材料超临界流体微孔发泡三维成型装置，包括一微孔发泡组件和一三维打印组件，所述微孔发泡组件在高分子材料内部形成微孔结构，用于三维打印。在本发明中，创新地将微孔发泡技术和三维成型技术结合在一起，利用微孔结构的特性，提高三维结构的力学强度及生物相容性，并利于加速降解。同时，本发明通过在微孔发泡技术中由于超临界流体的引入，降低三维打印过程高分子材料黏度，进而减小打印过程每条线的尺寸，解决常规高分子材料FDM法三维打印成型技术中存在的问题。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料成型技术，尤其涉及一种高分子材料超临界流体微孔发泡三维成型装置及其应用。

背景技术

三维打印技术是采用分层加工、迭加成形的方式逐层增加材料来生成三维实体。三维打印技术最突出的优点是无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。由于人体结构的复杂性及医药市场的巨大潜力，三维打印技术已经广泛用于制造医疗辅具、人工植入支架、组织器官等。

高分子材料三维打印成型，目前主要有熔融沉积制造法(FDM)及光固化法。由于光固化材料对细胞具有一定毒性、需要增加光引发剂及材料受限等缺点，因此在生物医药中，高分子材料三维打印成型技术，用于制备组织工程支架及药物缓释包埋骨架，主要采用FDM法。然而FDM法制备三维结构存在以下不足：

1)组织工程支架熔融沉积成型后表面光滑，不适合细胞生长及贴附，因此不利于组织再生及药物吸收；

2)组织工程支架及包埋骨架的尺寸较大，目前，三维熔融沉积技术打印的每条线的尺寸为大于100μm，组织工程支架的力学性能较差，调控受限；

3)熔融沉积过程温度较高，高分子材料容易形成分子链断裂，材料性能改变。上述缺陷限制了三维打印成型技术在生物医药中的应用。

因此，我们需要一种改进的三维打印成型技术。

发明内容

本发明解决了上述问题，并且，本发明的一个目标是提供一种改进的三维打印成型技术，将微孔发泡高分子材料应用到三维打印成型技术中，解决目前FDM法存在的技术缺陷，实现高分子材料的快速成型，节省材料并有效提高三维结构的力学性能、改善材料的表面及内部结构特性。

为了实现上述目的，本发明首先提供一种高分子材料超临界流体微孔发泡三维成型装置，包括一微孔发泡组件和一三维打印组件，所述微孔发泡组件在高分子材料内部形成微孔结构，用于三维打印。

在本发明一实施例中，所述微孔发泡组件包括：

一机身，所述机身呈中空状，分为一第一空腔、一混合腔和一扩散室，其中，

所述第一空腔与所述混合腔连通，所述扩散室的一端通过一静态混合器与所述混合腔流体连通，所述扩散室的另一端与一微喷头连通；并且，在所述第一空腔内设置一螺杆，所述螺杆延伸至所述混合腔内；

一进料桶，所述进料桶与所述第一空腔连通；

一气源，所述气源与所述混合腔连通；通过所述气源向所述混合腔引入超临界流体；

一第一加热器，所述第一加热器套设于所述机身的外表面，并且，所述第一加热器处于所述进料桶与所述气源之间；以及，

一第二加热器，所述第二加热器套设于与所述扩散室相对应的所述机身的外表面。

在本发明一实施例中，在所述第一加热器与所述气源之间还设有一第三加热器，所述第三加热器套设于所述机身的外表面。

在本发明一实施例中，所述气源通过一流量控制器与所述混合腔连通。