PBAT基3D打印材料制备及其在上肢固定器中应用

以聚对苯二甲酸己二酸丁二酯(PBAT)为基材,添加扩链剂2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(双二五)、碳酸钙和淀粉等,通过转矩流变仪熔融共混制备了改性PBAT材料,研究了双二五用量对材料加工性能和力学性能的影响。结果表明,当双二五质量分数不低于0.5%时,转矩随时间增加呈现先增大后减小、然后又增大的变化趋势;随着双二五用量增加,材料在480 s时的扭矩明显增加。材料的最佳配方(质量分数)为PBAT 58.5%,碳酸钙20%,玉米淀粉20%,乙烯-乙酸乙烯酯蜡1%,双二五0.5%,其拉伸强度为9.5 MPa、断裂伸长率为336.4%、撕裂强度为45.8 N/mm。在最佳配方下,通过双螺杆挤出机熔融共混制备了PBAT基3D打印材料,然后采用单螺杆3D线材挤出机制备了3D打印线材,在打印温度为180℃、打印速度为5 mm/s的条件下进行熔融沉积3D打印,制备出椭圆孔洞完整、外观和内表面光滑的上肢固定器,在骨折固定和康复治疗领域具有良好的应用前景。

PCL抑菌改性及其在肿瘤放疗体位固定器3D打印中的应用

选择聚己内酯(PCL)为基材,添加滑石粉和纳米氧化锌进行改性,采用双螺杆挤出机在温度150℃、转速250 r/min条件下制备PCL抑菌改性材料,研究了滑石粉用量对材料拉伸性能和流变性能的影响以及纳米氧化锌种类对材料抑菌性能的影响。结果表明,随着滑石粉含量增加,材料的拉伸强度逐渐增大,熔体流动速率(MFR)和断裂伸长率呈现先增大然后减小的变化趋势;当滑石粉含量(质量分数)为10%时,MFR和断裂伸长率到达最大值,分别为2.69 g/10 min和813%;平衡扭矩随之呈现先降低后增加的变化趋势,当滑石粉含量为10%时到达最小值3.2 N·m。在此基础上添加4种纳米氧化锌制备PCL抑菌3D打印材料,发现粒径为20~30 nm的纳米氧化锌对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果最佳。得到的最佳配方为:PCL 85%、纳米氧化锌4%、偶联增容改性剂YY–5021 1%和滑石粉10%,材料的MFR为2.5 g/10 min、拉伸强度为19.3 MPa、断裂伸长率为803%。将制备的PCL抑菌改性材料用于体位固定器的3D打印,在打印温度220℃、填充度100%、填充打印速度40 mm/s、底板温度30℃的条件下打印出外观良好、尺寸精准的体位固定器,其在肿瘤放疗体位固定领域具有良好的应用前景。

一种基于PBAT/滑石粉的3D打印材料研制

以PBAT为基材,添加EVA-3、滑石粉和F300为改性剂,研究了滑石粉和F300用量对共混物力学性能和加工性能的影响。随着滑石粉含量增加,拉伸强度和断裂伸长率逐步降低,撕裂强度和熔体流动指数呈现先增加然后降低的变化趋势;当滑石粉含量为20%时达到最大值,分别为56N/mm和21g/10min。确定滑石粉含量为20%,研究F300用量对材料性能的影响:随着F300含量的增加,拉伸强度、断裂伸长率均逐步升高之后趋于稳定,撕裂强度和熔体流动指数先增加、然后降低,当F300用量为0.4%时撕裂强度达到最大值59.5N/mm。最佳配方为PBAT78.6%、滑石粉20%、EVA-31%、F300 0.4%,材料的拉伸强度19.8MPa、断裂伸长率1080%、撕裂强度59.5N/mm、熔体流动指数为21.5 g/10min。