[發(fā)明專利]一種表面仿生礦化涂層碳纖維增強(qiáng)聚乳酸材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710068442.X
• 申請(qǐng)日: 2007-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101054464A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬飛;沈烈;張濤;彭懋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L67/04
• 分類號(hào): C08L67/04;C08G63/85;C08J5/06;C08K9/02;C08K7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面仿生礦化涂層碳纖維增強(qiáng)聚乳酸材料的制備方法。

背景技術(shù)

目前，用于骨折內(nèi)固定的碳纖維(CF)增強(qiáng)的聚乳酸(PLA)復(fù)合材料是采用溶液共混法或熔融熱壓法制備，溶液共混法采用有機(jī)溶劑，在生成的材料中溶劑不易完全除去，一旦植入體內(nèi)殘余的溶劑會(huì)對(duì)人體有很大的副作用。采用熔融熱壓法，PLA要經(jīng)過(guò)熔融狀態(tài)，溫度接近其熱解溫度，而使部分材料發(fā)生熱解，造成分子量的損失，影響材料的強(qiáng)度。而且碳纖維增強(qiáng)的聚乳酸復(fù)合材料，在人體中降解呈酸性，易引起體內(nèi)的炎癥。另有一種碳纖維(CF)增強(qiáng)的聚乳酸(PLA)/羥基磷灰石(HA)復(fù)合材料雖然在降解過(guò)程中，HA能緩沖PLA降解產(chǎn)生的酸性，但大都也采用熔融熱壓和溶液共混的方法制備，同樣存在殘留有害溶劑的問(wèn)題；而原位復(fù)合的方法，當(dāng)丙交酯熔融以后，HA在材料中容易沉降到材料的底部，致使HA在復(fù)合材料中的分布不均勻，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有報(bào)道對(duì)羥基磷灰石的用聚合物進(jìn)行表面修飾，提高羥基磷灰石和聚合物的相容性，進(jìn)而減慢HA的沉降速度，但是接枝率都不高，效果不是很明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種用于骨折內(nèi)固定的表面仿生礦化涂層碳纖維增強(qiáng)聚乳酸材料的制備方法。

本發(fā)明的表面仿生礦化涂層碳纖維增強(qiáng)聚乳酸材料的制備方法，其特征是包括以下步驟：

1)將碳纖維置于5倍濃度的模擬體液(SBF)中浸泡，得到表面具有羥基磷灰石涂層的碳纖維；

2)按重量百分比丙交酯65～75％，表面具有羥基磷灰石(HA)涂層的碳纖維25～35％，稱取原料，以辛酸亞錫為催化劑，催化劑的重量為原料總重的4～6％，將丙交酯、表面具有羥基磷灰石涂層的碳纖維和催化劑放入模具中，壓實(shí)，密封，抽真空，在真空無(wú)水無(wú)氧的條件下，140～160℃之間反應(yīng)24～48h。

上述的模擬體液可以按Tadashi?Kokubo等2006年發(fā)表于Biomaterials，題名為：“How?useful?is?SBF?in?predicting?in?vivo?bone?bioactivity”所述方法配置獲得。

碳纖維表面的羥基磷灰石涂層的重量由浸泡時(shí)間決定，碳纖維在5倍SBF中浸泡的時(shí)間越長(zhǎng)，HA涂層的厚度越厚，因此材料中HA的含量通過(guò)碳纖維在5倍SBF中的浸泡時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為了使復(fù)合材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和HA對(duì)降解后乳酸有良好的緩沖作用，一般使羥基磷灰石涂層的重量為碳纖維重量的5～8倍。

本發(fā)明復(fù)合材料中聚乳酸的分子量可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)的時(shí)間及催化劑的用量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明復(fù)合材料的降解時(shí)間與聚乳酸的分子量有很大的關(guān)系。聚乳酸的分子量越大，復(fù)合材料降解的時(shí)間就越長(zhǎng)，分子量越小，降解時(shí)間越短短，應(yīng)用當(dāng)中可以根據(jù)骨折愈合所需的時(shí)間調(diào)整分子量的大小。

本發(fā)明的有益效果在于：制備工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需添加有機(jī)溶劑，采用在碳纖維表面仿生礦化制備羥基磷灰石涂層再原位直接聚合成型的方法，一方面提高了碳纖維的生物活性和生物相容性，另一方面，又可以碳纖維增強(qiáng)聚乳酸/羥基磷灰石復(fù)合材料中羥基磷灰石分散不均的問(wèn)題。生成的材料力學(xué)性能好，無(wú)任何有毒溶劑，對(duì)人體無(wú)害。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將0.4g碳纖維置于5倍濃度的模擬體液(SBF)中浸泡4周，得到表面具有羥基磷灰石涂層的碳纖維3.5g；

將6.5g丙交酯、3.5g表面具有羥基磷灰石涂層的碳纖維和0.04g催化劑放入模具中，壓實(shí)，抽真空，在160℃下反應(yīng)48小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得材料中聚乳酸分子量在13萬(wàn)，材料的彎曲強(qiáng)度為380MPa，彎曲模量為21.2GPa。在模擬體液中，降解三個(gè)月，體液的pH值基本不變。

實(shí)施例2

將0.3g碳纖維置于5倍濃度的模擬體液(SBF)中浸泡2周，得到表面具有羥基磷灰石涂層的碳纖維2.5g；

將7.5g丙交酯、2.5g表面具有羥基磷灰石涂層的碳纖維和0.04g催化劑放入模具中，壓實(shí)，抽真空，在140℃下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得材料中聚乳酸分子量在5萬(wàn)，材料的彎曲強(qiáng)度為297MPa，彎曲模量為18GPa。在模擬體液中，降解三個(gè)月，體液的pH值基本不變。