[發明專利]復合力場下制備聚乳酸/無機粒子復合材料的方法

無效

• 申請號: 201110192862.5
• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN102311621A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 徐梁;李又兵;王選倫;盛旭敏;黃虹;黃林琳
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08K3/00;C08J3/00;B29C35/02;A61L27/44
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及一種制備復合材料的方法，尤其涉及一種制備聚乳酸/無機粒子復合材料的方法。

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背景技術

在骨科領域，由于嚴重創傷、骨腫瘤、骨髓炎等多種原因所致的骨缺損十分常見，研制理想的生物醫用材料替代自體骨移植修復骨缺損，成為醫學和生物材料科學領域中的重要課題。

近年來，可吸收的聚乳酸（PLA）類骨替代材料已經成為外科重建和骨組織工程方面研究的重點。其具有很好的生物降解性能，同時也具有良好的生物相容性、生物可吸收性，在降解后不會遺留任何環保問題，并且可免除患者二次手術的痛苦，是FDA認可的一類可植入體內的生物材料，同時，它還具有較好的機械強度、彈性模量和熱成型性，在骨組織和軟骨組織的再生和修復等骨組織工程領域基本可以滿足作為細胞生長載體材料的要求，被應用為藥物緩釋材料、體內植入材料、手術縫合線、骨科固定材料、組織工程材料等。

盡管聚乳酸材料具有很多優越的性能，但在臨床單獨使用時，仍然遇到了大量的問題。

第一，聚乳酸材料在單獨用于臨床時，其力學強度不夠，不足以滿足部分承力骨的要求。第二，由于聚乳酸材料在體內環境中與體液的相互作用，會分解出酸性產物，使人體產生不適反應。?第三，可降解材料聚乳酸缺乏生物活性，不會和骨骼并置，表面不會和骨骼發生鍵合，不能形成類骨材料，促進骨骼生長。

而一定無機材料的加入，例如羥基磷灰石，磷酸三鈣以及其他的磷酸鹽或者硅酸鹽材料不僅可以大幅度降低成本，還可以有效的提高聚乳酸的力學強度，擴大其應用范圍；同時，由于這些無機材料本身的堿性，可以中和聚乳酸在降解過程中產生的酸性產物；而最重要的是這些無機陶瓷材料可以和體液反應生成富含磷酸鈣的無機物類骨層，并且可以通過其細胞活性和硬組織或者軟組織形成有效的鍵合，促進骨骼生長。

由于無機填料與聚乳酸的物理性質和化學結構存在很大的差別，因而二者之間缺乏親和性，相容性不好，結合力不強，使混合體系難以達到預期的混合程度，難以實現均勻分散，所得制品很不穩定，使用過程中有可能出現分層現象，無機粒子很容易從聚合物基體中脫落下來，導致機械強度在短時間內急劇下降，所以很難達到理想的改性效果，在承力部位的應用受到了較大的限制。因此，提高無機物粒子與聚乳酸基體之間的分散性，改善兩者之間的界面就成為了提高復合物機械強度的關鍵。

在過去的研究中，溶劑共沉淀法是混合聚乳酸與無機粒子并制備復合物材料的一種重要方法，該方法是將聚乳酸溶解在其良溶劑中，然后將無機粒子加入溶液，在攪拌的作用下使用聚乳酸的不良溶劑將聚乳酸與無機粒子共同沉淀析出，該方法的主要問題在于：（1）聚合物溶液粘度較大，無機粒子在聚合物溶液中容易團聚，分散性不好；（2）聚乳酸和無機粒子之間物理性質和化學結構存在很大的差別，因而二者之間缺乏親和性，相容性不好，結合力不強，使混合體系難以達到預期的混合程度，難以實現均勻分散；（3）無機粒子增強聚合物材料的大量研究都表明，減小無機粒子的粒徑有助提高聚合物材料的力學性能，例如納米粒子對聚合物材料的力學性能提高就很明顯，但是無機粒子粒徑越小，團聚現象就越明顯，粒料間的結合越差，粒料間會有明顯的間隙，形成缺陷，在復合物材料受到外力時，容易形成應力集中而開裂，力學性能難以得到有效的提高，甚至會下降；（4）由于攪拌裝置是靠裝置的旋轉作用實現兩種材料的混合，而在整個溶液體系中，不同水平面的溶液所受到的應力會有所差別，使得無機粒子在溶液中的垂直方向上難以實現均勻分布，同時，由于無機粒子在聚合物溶液中呈現懸浮狀態，由于重力的作用，也會使得無機粒子在聚合物溶液中不同水平面的分布有所不同，尤其是在共沉淀過程中，聚合物溶液的粘度逐漸變小，這種由于應力場分布不均勻以及重力作用導致的無機粒子分布的不均勻性就顯得更為明顯，最后使制得的復合物材料組分分布不均勻。（5）復合物材料分散性不好，導致了復合物材料的力學性能不高，限制了其在骨科領域的應用范圍。

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發明內容

針對現有技術中的不足之處，本發明提供了一種降低聚合物溶液的表觀粘度，改善無機粒子在聚合物中的分散性，提高復合物材料力學性能的復合力場下制備聚乳酸/無機粒子復合材料的方法。

????本發明提供的復合力場下制備聚乳酸/無機粒子復合材料的方法，包括如下步驟：

?????1）將無機粒子置于80℃的烘箱中干燥24小時以去除無機粒子的水分；按無機粒子與聚乳酸粉末的質量比為（0.05～0.2）:1稱取無機粒子和聚乳酸粉末，作為備用；