[发明专利]一种用于3D打印的特种生物陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提出了一种用于3D打印的特种生物陶瓷材料及其制备方法，由陶瓷粉料和粘结剂按质量比例1:1.6‑2.5混合而成；所述陶瓷粉料包括以下重量份数的组成成分：钇掺杂多孔羟基磷灰石50‑80份、β‑磷酸三钙25‑38份、纳米二氧化钛3‑6份、海藻酸钠10‑20份、壳聚糖/纤维素复合纤维5‑15份；所述粘结剂包括以下重量份数的组成成分：六偏磷酸钠20‑24份、盐酸多巴胺6‑9份、羧甲基纤维素钠2‑4份、腰果壳油0.5‑1份、微晶石蜡1‑3份、油酸1‑3份、水50‑70份，所述粘结剂为粘度为4.5‑8.6Pa·S的浆液，本发明特种生物陶瓷材料具有密度小，硬度高，抗压强度高的优点，而且通过对比试验可以得知，钇掺杂多孔羟基磷灰石和壳聚糖/纤维素复合纤维的加入，对于硬度高、抗压强度的提高具有一定积极效果。

技术领域

本发明涉及特种陶瓷技术领域，具体涉及一种用于3D打印的特种生物陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的进步，人类已不再满足简单模仿人体器官的形状，而是追求功能尽善尽美的新型材料。生物陶瓷已成为当今医学领域一个不可缺少的重要部分。生物陶瓷(Bioceramics)是指用作特定的生物或生理功能的一类陶瓷材料，即直接用于人体或与人体直接相关的生物、医用、生物化学等的陶瓷材料。作为生物陶瓷材料，需要具备如下条件：生物相容性，力学相容性，与生物组织有优异的亲和性，抗血栓，灭菌性并具有很好的物理、化学稳定性。目前利用生物陶瓷制作骨骼、牙齿的技术已经成熟并被广泛应用。

近年来，3D打印作为一种新兴的先进工艺技术，成为制备生物陶瓷骨修复材料的理想选择之一。其一般是借助空气挤出浆料纤维，通过纤维不断的层层堆叠，形成具备复杂微观结构的三维实体，目前在构建生物陶瓷骨修复材料方面广泛使用。

但3D打印制备生物陶瓷骨修复材料的前提是配制合适的打印浆料。目前，典型的浆料配方由生物陶瓷粉体、增稠剂(如甲基纤维素、聚乙烯醇等)、分散剂(如聚丙烯酰胺、聚羧酸铵盐等)、絮凝剂(如聚乙烯亚胺)以及除泡剂(如正辛醇)等构成。现有的打印浆料的配方组成较为复杂，聚乙烯亚胺毒性大，正辛醇刺激性大，都不适合用于生物陶瓷骨修复材料的制作，而且现有的生物陶瓷材料强度较低，不适合用于制作头骨修复材料，这也是制约其应用的因素。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提出了一种用于3D打印的特种生物陶瓷材料及其制备方法，配方简单，陶瓷粉料和粘结剂可以分别储存，稳定性好，成分中无有毒刺激有害成分，打印后的材料强度较高，应用前景更为广泛。

一种用于3D打印的特种生物陶瓷材料，其特征在于，由陶瓷粉料和粘结剂按质量比例1:1.6-2.5混合而成；

所述陶瓷粉料包括以下重量份数的组成成分：钇掺杂多孔羟基磷灰石50-80份、β-磷酸三钙25-38份、纳米二氧化钛3-6份、海藻酸钠10-20份、壳聚糖/纤维素复合纤维5-15份；

所述粘结剂包括以下重量份数的组成成分：六偏磷酸钠20-24份、盐酸多巴胺6-9份、羧甲基纤维素钠2-4份、腰果壳油0.5-1份、微晶石蜡1-3份、油酸1-3份、水50-70份，所述粘结剂为粘度为4.5-8.6Pa·S的浆液。

作为本发明的进一步优化，所述钇掺杂多孔羟基磷灰石的通式为Ca_10-xY_x（PO4）₆（OH）₂，其中x为0.1-1.2。

作为本发明的进一步优化，所述钇掺杂多孔羟基磷灰石的制备方法如下：

将硝酸钙溶液中缓慢滴加磷酸铵溶液，滴毕后搅拌3-5min，滴加硝酸钇溶液，滴毕后搅拌10-15min，加入模板剂，搅拌反应30-50min后滴加氨水调节体系pH至8.5-9.2，转移至反应釜中，80-90℃反应1-5h，离心，沉淀物多次水洗后50-60℃真空干燥5-10h，再转移至马弗炉中空气气氛下200-260℃煅烧1-3h。