[发明专利]一种抗菌性光固化3D打印材料及其制备方法和3D打印装置

说明书

本发明提供了一种抗菌性光固化3D打印材料，所述材料包括以下重量份的组分：生物相容低聚物/单体100重量份，超分子光引发体系0.05‑5重量份，抗菌剂5‑30重量份，助剂1‑20重量份，其中所述超分子光引发体系为在可见光波段的光辐射下具有活性的超分子化合物。

技术领域

本发明涉及一种抗菌性光固化3D打印材料及其制备方法和3D打印装置，属于3D打印应用技术领域。具体涉及一种具有抗菌性的可见光固化3D打印材料及其制备方法和打印该材料的3D打印装置。

背景技术

3D打印(3D Printing)，又称增材制造(Additive Manufacturing)，是一项新兴的快速成型(Rapid Prototyping Manufacturing)技术，具有成型效率高、材料成本低、可制备复杂结构等优点，独特的制造优势使其受到了各领域极大青睐，被誉为第三次工业革命的标志。3D打印技术涉及多种成型方式，其中基于光固化成型原理，以光固化树脂为原料的打印技术主要有立体光刻(SLA)、数字光处理(DLP)和三维喷墨打印(3DSP)三种。与其他成型方式相比，光固化3D打印成型具有成型精度高、打印速度快及工艺成熟等优点，目前被广泛应用于产品设计、模具制造、科学研究、文化创意、医疗等众多领域。

随着3D打印技术应用的不断拓展，3D打印产品已广泛进入人们的生活。在现代高度文明的社会中，人们对于生活用品是否环保和是否有害健康有着极大重视，开发具有抗菌性能的3D打印材料非常重要。在医疗领域，许多医疗用品和设备都很容易感染微生物，随着3D打印的医疗辅具和医疗植入物数量日益增多，进一步加剧了对抗菌性3D打印材料的需求。目前已有少量抗菌性光固化3D打印材料的相关报道，但这些材料大都需要使用紫外(UV)光固化3D打印技术。紫外光固化3D打印技术具有环境不友好，设备成本高以及固化深度低等不足，尤其是对于上述抗菌性光敏材料，其所包含的抗菌组分，常常是无机粉体或颗粒，对紫外光具有一定的吸收，从而会极大影响UV 3D打印的效率。如专利CN107312133A和CN205668388U所述，可见光3D打印技术可有效解决上述紫外光固化引起的问题，但目前并未有抗菌性可见光固化3D打印材料的报道。

现有技术中，材料构成中的光引发剂多为小分子化合物，在打印形成制件后，小分子光引发剂很容易迁移到制件表面，危害到接触者的健康。有研究人员将小分子化合物与可聚合单体接枝，合成了大分子光引发剂，可以有效减少光引发剂的迁移，但大分子光引发剂合成过程复杂，不利于规模化制备。

因此，亟待解决的一个问题是开发出一种能够减少或避免小分子光引发剂迁移到制件表面的具有抗菌性的可见光固化3D打印材料。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的抗菌性光固化3D打印材料，该材料通过可见光固化，能够解决现有技术中采用紫外光固化所存在的安全性和打印效率问题；该材料使用超分子光引发体系进行固化，能够解决现有的常规光引发剂容易迁移到制件表面而引起健康威胁的问题；该材料具有显著的抗菌性，能够解决制件容易感染微生物的问题。

另外，本发明的另一个目的在于提供一种上述抗菌性光固化3D打印材料的制备方法，通过该方法能够制备出具有上述优异性能的抗菌性光固化3D打印材料，制备方法简便易行。同时，在该方法中，将光引发剂通过主客体作用制备成超分子，制备方法简单，防迁移效果显著。

此外，本发明的再一个目的在于提供一种用于打印上述抗菌性光固化3D打印材料的3D打印装置，所述3D打印装置能够采用可见光激光光源进行打印，且容纳材料的容器可加热材料，能够改善材料的流动性，通过该3D打印装置能够将上述抗菌性光固化3D打印材料打印成具有抗菌性能和良好机械性能的制件，成型速度快，0.5～5s即可固化一层，打印效率高，克服了UV同类产品固化时间长的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗菌性光固化3D打印材料，所述材料包括以下重量份的组分：