[发明专利]一种聚醚醚酮亲生物金属多孔骨植入体的成形方法及产品

说明书

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮亲生物金属多孔骨植入体的成形方法及产品。本发明方法包括以下步骤：(1)将聚醚醚酮与亲生物金属混合均匀后获得复合粉末；(2)将复合粉末进行预处理，所述预处理包括对粉末逐层进行红外辐射热处理；(3)预处理结束后，进行激光选区烧结打印，打印模型为多孔模型，打印策略为轮廓优化，光斑补偿为零；(4)将打印件进行喷砂处理、超声清洗，烘干后即可获得成品。本发明填补了聚醚醚酮/亲生物金属多孔结构高温激光选区烧结成形方法的空白，制备得到的多孔骨植入体，在将PEEK中加入BM后可以大幅度提高植入体的强度和弹性模量，使之与人体皮质骨数值更加贴近，工艺简单，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮亲生物金属多孔骨植入体的成形方法及产品。

背景技术

激光选区烧结(Selective Laser Sintering,SLS)属于增材制造技术中的一种，其以热塑性聚合物粉末为原料，通过控制工作台的升降，利用激光的热作用，将固体粉末材料层层烧结，最终实现三维实体零部件的制造。

一般情况下，SLS装备预热温度大多在200℃以下，例如传统SLS材料尼龙12粉材SLS成形时的预热温度为168℃，因此成形简单困难较小。然而聚醚醚酮(PEEK)作为一种性能优异的特种工程塑料，其熔点高于普通工程塑料，成形时加工温度更是高达330℃，对装备的要求便极为苛刻。目前，世界范围内只有德国EOS公司具备PEEK的高温激光选区烧结(HT-SLS)技术与装备研发能力。而国内仅有华中科技大学率先自主研发出HK PK125型号HT-SLS装备，预热温度可达400℃，可以满足PEEK等特种工程塑料的工艺要求。

PEEK具有良好的生物学特性，与皮质骨模量匹配，同时X射线可穿透，在CT或MRI扫描时不产生伪影。但PEEK的表面生物惰性使其在植入后不易于细胞结合，骨整合能力较差。为此，本发明提出通过高温激光选区烧结增材制造技术制备聚醚醚酮/亲生物金属复合材料多孔结构，利用亲生物金属(Biomimetic Metal，BM)的生物活性，将其与惰性聚醚醚酮混合，增进成骨能力。同时，本发明制备的周期性或梯度多孔结构有利于与骨组织的机械互锁，增强其使用耐久性，亦可调节骨植入体的弹性模量使其数值接近人体骨骼，避免应力屏蔽效应。

然而，PEEK/BM复合材料在成形时较纯PEEK材料而言更为困难。尤其对于微米尺寸的多孔结构，其成形工艺与传统方法存在显著差异。其中，最主要面临三个问题：(1)在打印PEEK/BM多孔结构时，结构内部会出现丝状线条，然而在清粉时这些线条难以去除，导致多孔结构轮廓不清晰；(2)按照PEEK的工艺参数打印PEEK/BM复合粉末时，工作台铺粉效果不佳，严重影响打印件的成形效果；(3)在HT-SLS成形过程中，激光照射后，残余热量会引发次级烧结，由于多孔结构内部孔隙过小，清粉将变得十分困难，甚至造成孔隙堵塞。由于以上技术困难的存在，导致现有技术基于HT-SLS的聚醚醚酮/亲生物金属多孔结构成形一直处于空白状态。

发明内容

针对现有技术的空白，本发明提供了一种聚醚醚酮/亲生物金属多孔骨植入体的成形方法，成功解决了聚醚醚酮/亲生物金属多孔结构打印时铺粉效果不佳、轮廓不清晰、清粉困难进而导致成形困难等一系列难题。本发明详细技术方案如下所述。

一种聚醚醚酮亲生物金属多孔骨植入体的成形方法，包括以下步骤：

(1)将聚醚醚酮与亲生物金属混合均匀后获得复合粉末；

(2)将复合粉末进行预处理，所述预处理包括对粉末逐层进行红外辐射热处理；

(3)预处理结束后，进行激光选区烧结打印，打印模型为多孔模型，打印策略为轮廓优化，光斑补偿为零；

(4)将打印件进行喷砂处理、超声清洗，烘干后即可获得成品。