[發(fā)明專利]一種可降解的高分子復(fù)合材料及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210379312.9
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102862355A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳德峰;陸靚靚;張明
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學(xué)
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B27/36;B32B5/02;B32B5/22;B32B37/00;D04H1/728;D04H1/4382
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務(wù)所 32106
• 代理人: 江平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可降解的高分子復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

隨著環(huán)境發(fā)展的要求，生物可降解的高分子如聚己內(nèi)酯、聚乳酸等作為一種新型的高分子材料日益受到關(guān)注。它們具有良好的熱塑性、生物相容性、生物可降解性及組織可吸收性，因此不僅在通用領(lǐng)域，而且在生物醫(yī)學(xué)工程方面如藥物控制釋放基材、多孔的組織工程支架，包裝等方面具有潛在的應(yīng)用價值。?

不過單一的聚己內(nèi)酯或聚乳酸在性能上都有各自的缺點，如聚己內(nèi)酯雖然韌性好，并具有較好的藥物穿透性，但硬度和強度差，且熱變形溫度相對較低；而聚乳酸則具有較快的降解速率和較好的拉伸強度，但韌性較差極易彎曲變形。因此利用這種性能互補性，將聚乳酸與聚己內(nèi)酯熔融共混是提高聚己內(nèi)酯模量和強度，調(diào)控其降解速率的方法之一。?

聚己內(nèi)酯與聚乳酸之間熱力學(xué)的不相容使得它們的共混材料相疇較大且界面粘結(jié)松散，性能無法達到預(yù)期設(shè)想甚至可能會出現(xiàn)綜合性能與純聚己內(nèi)酯相比下降的情況，所以必須要對共混體系進行增容以細(xì)化相疇。傳統(tǒng)的方法是利用與聚己內(nèi)酯和聚乳酸具有類似化學(xué)結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物作為第三組分進行增容，不過由于嵌段共聚物的價格過于昂貴從而極大增加了共混材料的制造成本。?

纖維增強是高分子材料改性的傳統(tǒng)且高效的方法，因為纖維結(jié)構(gòu)具有較大的長徑比，這有利于纖維與基體之間的界面粘結(jié)，從而有利于外界載荷的有效傳遞。傳統(tǒng)的無機纖維如玻璃纖維等在高分子材料增強方面的利用已經(jīng)相當(dāng)成熟，不過這些無機纖維填料并不具備生物可降解和生物相容性。考慮到聚乳酸的熔點（約150-180℃）遠(yuǎn)高于聚己內(nèi)酯（約50-70℃），如果聚乳酸能具有纖維形態(tài)，那么就有可能通過控制合適的溫度范圍（高于聚己內(nèi)酯熔點但低于聚乳酸熔點）把聚乳酸仍以固態(tài)的纖維形態(tài)復(fù)合到熔融的聚己內(nèi)酯基體中去，從而起到增強效果并保持生物可降解和生物相容性。不過通過傳統(tǒng)的熔融紡絲獲得的聚乳酸纖維通常其直徑在十微米以上，過大的尺寸是不利于其與聚己內(nèi)酯復(fù)合的。若能減小聚乳酸纖維直徑，將有利于增大其與聚己內(nèi)酯基體接觸的界面面積，從而進一步提升增強效果。而靜電紡絲便是一種減小纖維尺寸的高效便捷的方法。?

盡管采用纖維形態(tài)的聚乳酸與聚己內(nèi)酯復(fù)合可以增強兩者的界面粘結(jié)，但仍然無法改變二者熱力學(xué)上的不相容。但如果在聚乳酸的電紡過程中引入少量的聚己內(nèi)酯，制備出含少量聚己內(nèi)酯組分的聚乳酸/聚己內(nèi)酯共混物纖維，那么纖維中存在的聚己內(nèi)酯組分可能進一步加強纖維與聚己內(nèi)酯基體間的界面粘結(jié)。換言之，與純聚乳酸纖維相比，共混物纖維的增強效果有可能更為突出。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種兼?zhèn)渚奂簝?nèi)酯和聚乳酸的優(yōu)越性能的可降解的高分子復(fù)合材料。?

本發(fā)明由6～8層聚己內(nèi)酯片材和5～7層聚乳酸與聚己內(nèi)酯的共混物電紡纖維膜以交替的形式層-層疊加組成，所述聚己內(nèi)酯占高分子復(fù)合材料總質(zhì)量的80～90%，所述聚乳酸與聚己內(nèi)酯的共混物電紡纖維膜占高分子復(fù)合材料總質(zhì)量的10～20%。?

本發(fā)明在聚乳酸電紡纖維膜中引入聚己內(nèi)酯組分以增強纖維和需要改性的聚己內(nèi)酯基體的界面粘結(jié)，同時利用聚乳酸和聚己內(nèi)酯熔點上較大的差異，利用層疊的方式將以聚乳酸為主體的纖維以固態(tài)的方式和熔融態(tài)的聚己內(nèi)酯復(fù)合，從而在保持聚己內(nèi)酯生物相容和生物可降解性能的同時增強其力學(xué)強度，以滿足不同組織工程領(lǐng)域及其它材料應(yīng)用領(lǐng)域的需求。?

本發(fā)明采用共混物電紡纖維膜以層疊法與聚己內(nèi)酯基體復(fù)合的特點：層疊熱壓法能將共混物電紡纖維穿插到聚己內(nèi)酯基體的本體中，使纖維較好的分布在聚己內(nèi)酯基體內(nèi)；但由于噴絲過程中射流的鞭動不穩(wěn)定會導(dǎo)致單層纖維膜沿厚度方向產(chǎn)生一定的不均勻性，這有可能會造成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力和應(yīng)變的不均勻以至于削弱材料力學(xué)性能，而層疊法中多層纖維膜的嵌入能夠彌補這一缺陷；此外，纖維膜的平鋪嵌入熱壓可避免熔融擠出過程中纖維結(jié)構(gòu)的受損。?

另外，本發(fā)明所述聚己內(nèi)酯為數(shù)均分子量為40,000～60,000，熔點為50～70℃的生物可降解及生物相容的高分子聚酯。?

所述聚乳酸為數(shù)均分子量為80,000～120,000，熔點為150～180℃的生物可降解及生物相容的高分子材料。?

本發(fā)明在所述聚乳酸與聚己內(nèi)酯的共混物電紡纖維膜中，聚乳酸占所述聚乳酸與聚己內(nèi)酯的共混物電紡纖維膜總質(zhì)量的70～90%；聚己內(nèi)酯占所述聚乳酸與聚己內(nèi)酯的共混物電紡纖維膜總質(zhì)量的10～30%。?