1.一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于該方法包括以下的步驟:
1)聚氨酯泡沫模型材料預處理,提高材料的親水性和粘附性能;
2)在聚氨酯泡沫模型材料上掛漿,所述的掛漿包括2~4次,第一次掛漿,漿料中ZrO2粉體的質量百分比為55~70%;掛漿后置于室溫下自然干燥;然后放入烘箱中,在 100~120℃條件下烘干,使水分質量分數降至1%以下;以后每次掛漿ZrO2粉體的質量百分比相對于前一次掛漿減少1%~5%,掛漿后以相同的方法干燥并烘干;
3)上述掛漿后預制體試樣采用了三段式燒結工藝進行燒結,燒結的步驟如下:
3.1)烘干階段:在室溫至90~110℃時,升溫速度為2~3℃/min;
3.2)揮發階段:在90~110℃至190~210℃時,控制升溫速度,1~2℃/min,在190~210℃至490~510℃時,控制升溫速度1~2℃/2min,升溫至490~510℃時,保溫1~1.5h,后升溫到490~510℃至700~800℃時,控制升溫速度為1~2℃/3min,升溫至700~800℃后,保溫1~1.5h,后升溫到700~800℃至1200~1300℃時,控制升溫速度為1~2℃/min;
3.3)高溫焙燒階段:后持續燒結溫度保持在2~4℃/min,到達1500~1600℃的最高燒結溫度后,再保溫2~4h并隨爐冷卻,得到ZrO2多孔生物骨修復支架;
4)采取兩步法浸涂法涂覆梯度HA涂層;
4.1)第一次浸涂漿料,納米級HA粉末占漿料質量的百分比為10~15%,納米級ZrO2粉末占漿料質量的百分比為25~35%,將燒結出的ZrO2多孔生物骨修復支架浸入漿料,等完全浸透后取出,甩去多余漿料;90~110℃烘干4~6h,再加熱到800~1000℃保溫4~6h,最后加熱到1200~1300℃保持0.8~1.5;
4.2)第二次浸涂漿料,納米級HA粉末占漿料質量的百分比為30~40%,納米級ZrO2粉末占漿料質量的百分比為2~5%,將被步驟4.1)燒結出的ZrO2多孔生物骨修復支架浸入漿料,等完全浸透后取出,甩去多余漿料;90~110℃烘干4~6h,再加熱到800~1000℃保溫4~6h,最后加熱到1200~1300℃保持0.8~1.5;冷卻得到骨修復生物陶瓷支架材料。
2.根據權利要求1所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于:步驟1)中將有機聚氨酯泡沫材料采用50~70℃、10~20wt% 氫氧化鈉溶液浸泡 3.0~4.0 h,用清水反復揉搓2~4遍,晾干;再以表面活性劑繼續對有機聚氨酯泡沫體材料進行表面處理,最后用5% PVA浸泡20~30h后干燥。
3.根據權利要求1所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于步驟2)中第一次掛漿的漿料按質量百分比計包括以下的組分:
ZrO2粉體 55~70%
聚乙烯醇 0.2~1.0%
羧甲基纖維素 0.2~1.0%
硅溶膠 8~15%
聚丙稀酸銨 0.2~1.2%;
第一次掛漿以后每次掛漿ZrO2粉體的質量百分比相對于前一次掛漿減少1%~5%,其他成分不變。
4.根據權利要求1或3所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于步驟2)中掛漿制漿前ZrO2粉體進行預燒處理,處理溫度在30℃至800℃之間時升溫速度為2℃/min,800℃至1250℃之間時升溫速度為4℃/min,升溫至 1250℃后保溫4h完成粉體預處理。
5.根據權利要求3所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于步驟2)中漿料的制備過程如下:對原料進行完全混合研磨后,采用粉球質量比1:2,轉速300r/min的高速球磨機研磨3h以制取漿料,然后先將一定量去離子水和硅溶膠攪拌10 min,加入CMC 和消泡劑辛醇,ZrO2粉體,再攪拌3 h,等待掛漿。
6.根據權利要求1所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于其特征在于步驟4.1)中第一層漿料按質量百分比計由以下的組分構成:
ZrO2粉末 25~35%
HA粉末 10~18%
雙蒸水 50~60%
磷酸乙酯 1.0~2.5%
乙基纖維素 0.1~0.5%。
7.根據權利要求6所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于步驟4.1)中第一層漿料按質量百分比計由以下的組分構成:
ZrO2粉末 30~32%
HA粉末 12~15%
雙蒸水 50~60%
磷酸乙酯 1.0~2.5%
乙基纖維素 0.1~0.5%。
8.根據權利要求1所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于步驟4.2)中第二層漿料按質量百分比計由以下的組分構成:
ZrO2粉末 2~5%
HA粉末 30~40%
雙蒸水 55~65%
磷酸乙酯 1.0~2.5%
乙基纖維素 0.1~0.5%。
9.根據權利要求8所述的一種基于干鋪-燒結技術制備的骨修復生物陶瓷支架材料的制備方法,其特征在于步驟4.2)中第二層漿料按質量百分比計由以下的組分構成:
ZrO2粉末 3~4%
HA粉末 32~36%
雙蒸水 56~60%
磷酸乙酯 1.0~2.5%
乙基纖維素 0.1~0.5%。
10.根據權利要求1~9任意一項權利要求所述的方法制備得到的骨修復生物陶瓷支架材料。