[发明专利]一种水基生物陶瓷光固化浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷材料增材制造技术领域，公开了一种水基生物陶瓷光固化浆料及其制备方法和应用。本发明制备方法包括以下步骤：(1)把生物陶瓷粉体加入改性剂溶液中，超声反应，得到接枝改性的生物陶瓷粉体；(2)用氨水和硝酸作为电解质调节溶剂电位后，加入分散剂搅拌均匀；再加入接枝改性的生物陶瓷粉体，细化处理，加入添加剂，超声搅拌均匀，得到水基生物陶瓷光固化浆料；所述添加剂包括单体、交联剂和光引发剂。本发明方法制备得到的水基生物陶瓷光固化浆料稳定性高，可长时间保存，且一个月内，浆料的沉降量控制在2％以内，性能不发生改变，可正常使用，可有应用于医学材料领域中。使用时，通过对成型参数设定，直接光固化成型即可。

技术领域

本发明属于陶瓷材料增材制造技术领域，特别涉及一种水基生物陶瓷光固化浆料及其制备方法和应用。

背景技术

生物陶瓷材料包括生物惰性陶瓷和生物活性陶瓷，生物惰性陶瓷有氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)，生物活性陶瓷主要包括磷酸三钙(TCP)、羟基磷灰石(HA)、生物玻璃(BG)。生物陶瓷由于特定的生物相容性，可直接或间接用于人体，尤其是生物活性陶瓷在骨科的缺损和修复方面是理想的材料，但由于所需陶瓷或支架材料在形状和结构上的差异，采用传统制备方法无法满足个性化的要求。增材制造技术的出现，可以满足成型件个性化定制的需求，推进了对生物陶瓷材料在医学中的应用。

光固化成型技术(Stereo lithography apparatus,SLA)又称为立体印刷成型技术，其固化机制是基于紫外激光照射下液态光敏树脂会发生聚合反应。由于SLA技术成型精度高，原材料利用率高，是目前增材制造领域中相对成熟、且应用较广泛一种成型方法。由于生物陶瓷的成型件须在烧结过程中将溶剂和添加剂去除，并保证无残留，因此光固化浆料需满足光固化性好、稳定性高、成分均匀，而且光固化成型件烧结后须收缩性小，以避免成型件开裂，影响其结构和力学性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种水基生物陶瓷光固化浆料的制备方法。本发明工艺简单、可重复好，得到的浆料固含量高、稳定性高、沉降性差，且具有良好的光固化性。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的水基生物陶瓷光固化浆料。

本发明再一目的在于提供上述水基生物陶瓷光固化浆料在医学材料领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种水基生物陶瓷光固化浆料的制备方法，包括以下步骤：

(1)把生物陶瓷粉体加入改性剂溶液中，超声反应，得到接枝改性的生物陶瓷粉体；

(2)用氨水和硝酸作为电解质调节溶剂电位后，加入分散剂搅拌均匀；再加入接枝改性的生物陶瓷粉体，细化处理，加入添加剂，超声搅拌均匀，得到水基生物陶瓷光固化浆料；

所述添加剂包括单体、交联剂和光引发剂。

上述方法中，各组分的用量为，质量份：

生物陶瓷粉体100份，改性剂1～3份，溶剂10～20份，分散剂0.5～2份，单体2～5份，交联剂0.1～1份，光引发剂1～5份。

本发明方法中，所述的生物陶瓷粉体可为Al₂O₃、ZrO₂、TCP、HA、BG等。为了更好地实现本发明，所述的生物陶瓷粉体为球形、类球形或不定形的微纳米级粉体。

本发明方法中，所述的改性剂优选为硅烷偶联剂，如可为KH-792、KH-580、KH-570等。所述改性剂优选溶于水中得到改性剂溶液。

所述超声反应的时间优选为20～40min，超声的功率优选为60～100Hz。