功能性熔融沉积3D打印复合材料的制备与性能研究

摘要

3D打印具有成型快、个性化的特点，符合医疗行业、精密加工等领域对新型成型工艺的需求。随着3D打印技术的进一步发展以及个性化医疗需求的增长，3D打印技术在医疗领域的应用得到了显著地拓宽。3D打印既可以在临床治疗上发挥其个性化治疗的优势，作为定制化的植入物支架解决诸如骨缺损等问题;3D打印也可以走进日常生活，作为普通的医疗器械为人们所利用。在3D打印技术中，材料对打印产品的性能起到决定性的作用，研发新型3D打印材料对于发展3D打印技术具有重要的意义。本论文基于有机/无机复合材料在性能上的优势，制备了一系列高性能3D打印耗材。主要研究内容如下:
　　1、基于ABS树脂构建一系列具备高强、抗菌等性能的打印耗材。结合表面改性在改善有机/无机材料界面相容性的优势，本文分别从无机材料表面改性和大分子改性两个思路分别解决ABS与无机粉料SiO2的复合、ABS与短切碳纤维的复合两种体系的界面相容性。此外，利用纳米银良好的抗菌性能，制备了一种可打印的ABS/纳米银抗菌复合材料，有望成为民用产品的一部分。
　　2、基于PLLA树脂构建一种可用于骨组织个性化修复的3D打印支架。首先以一种经济有效的方法对HA纳米粒子进行表面改性。HA纳米粒子先被多巴胺和己二胺所修饰，再经胺解反应接枝PLLA。随后将PLLA改性的HA纳米粒子与PLLA复合制得可用于3D打印的热塑性复合材料。由于PLLA与PLLA改性的HA纳米粒子有着良好的界面相容性，经3D打印成型的PLLA/HA支架有着出色的力学性能和良好的生物相容性。这一部分研究为个性化骨科治疗提供了一种新的思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 3D打印

1．1．1 3D打印技术概述

1．1．2 3D打印技术原理和分类

1．1．3 3D打印技术在生物医疗行业的应用与发展

1．3 ABS树脂的性能和应用

1．4 PLA树脂的性能和应用

1．5 本课题的研究意义及内容

1．5．1 课题研究意义及目的

1．5．2 课题的主要研究内容

第二章 功能化填料及其ABS树脂复合材料的制备及性能研究

2．1 前言

2．2 实验所用药品及仪器

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．3 实验部分

2．3．1 ABS／二氧化硅复合材料的制备

2．3．2 ABS／短切碳纤维复合材料的制备

2．3．3 ABS／纳米银复合材料的制备

2．3．4 材料的测试与表征方法

2．3．5 材料的抗菌性能评价

2．3．6 材料的生物学性能评价

2．4 结果与讨论

2．4．1 ABS／二氧化硅复合材料的表征

2．4．2 ABS／短切碳纤维复合材料的表征

2．4．3 ABS／纳米银复合材料的表征

2．5 本章小结

第三章 表面改性羟基磷灰石及其聚乳酸复合3D打印材料的制备及性能研究

3．1 前言

3．2 实验所用药品及仪器

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．3 实验部分

3．3．2 聚乳酸改性羟基磷灰石(P-HA)的制备

3．3．3 聚乳酸／羟基磷灰石复合材料(PLLA／HA)薄膜的制备

3．3．4 聚乳酸／羟基磷灰石复合材料3D打印多孔支架的制备

3．3．5 材料的测试与表征方法

3．3．6 材料的生物学性能评价

3．4 结果与讨论

3．4．1 表面改性羟基磷灰石的表征

3．4．2 聚乳酸／羟基磷灰石复合材料的表征

3．4．3 聚乳酸／羟基磷灰石复合材料3D打印多孔支架的表征

3．4．4 聚乳酸／羟基磷灰石复合材料薄膜的生物学性能评价

3．5．5 聚乳酸／羟基磷灰石复合材料3D打印多孔支架的生物学性能评价

3．6 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

导师及作者简介