[發明專利]一種石墨烯纖維增強聚醚醚酮彈性模量的顱骨材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910723927.0
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110448725A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 王征;暴寧鐘;許小波;張玲潔;竇強
• 申請（專利權）人: 王征
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/08;A61L27/50;C08G83/00
• 代理公司: 11390 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張宏偉<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種石墨烯纖維增強聚醚醚酮彈性模量的顱骨材料及其制備方法，通過調整石墨烯纖維含量使得其強度和模量達到人體骨在力學性能的最佳匹配度。本發明主要包括以下四個步驟：(1)等離子體注入法對聚醚醚酮表面進行羥基化改性；(2)氧化石墨烯纖維的可控制備及其磺基化改性；(3)將磺基化改性過的氧化石墨烯原位接枝到羥基化改性后的聚醚醚酮；(4)將接枝后的聚醚醚酮復合材料與純聚醚醚酮共混后再進行熱壓成型，其中，氧化石墨烯纖維與聚醚醚酮的質量分數為0.5％～2％。本發明所制得的復合材料具有高強度、高模量、高硬度、高熱變形溫度。

技術領域

本發明屬于醫用材料領域，具體而言，涉及一種石墨烯纖維增強聚醚醚酮彈性模量的顱骨材料及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟水平飛速發展，人類生命的延長和對生活健康品質個性化需求也逐漸提高提高，制造業也正在從滿足人類對交通和能源的基本需求向滿足人類對生命健康的需求拓展，人工骨骼、人工肝臟等制造成功是其中的典型代表。近年來，臨床上通過去骨瓣減壓術降低患者顱內壓，這就導致大腦代謝紊亂從而造成潛在的腦組織功能損害，影響腦脊液的產生、吸收及循環，從而形成外傷性腦積水、腦膨出等并發癥，因此顱骨修復是十分必要的課題。然而顱骨骨骼解剖結構復雜，曲率變化較大，所以精確高效地修復顱骨缺損已成為腦外科面臨的關鍵技術挑戰。

傳統的顱骨修補材料主要有有機玻璃、甲基丙烯酸甲酯骨水泥、鈦板、硅橡膠板、高分子纖維增強材料和雙醋酚丙烯酸酯類微孔可塑性人工顱骨。這些材料大多存在組織相容性差、易感染、易形成皮瓣積液等缺點。鈦網是目前臨床醫學用得較多的材料，然而鈦網最大的問題是術后影響患者接受CT、MRI等醫學檢查。

聚醚醚酮(PEEK)是一種新興的、綜合性能優良的高分子材料，它能夠完全恢復顱骨的解剖結構，可以與自體顱骨高度相融，并且在彈性、傳導熱量、堅硬度、穩定性等方面都和自體顱骨性能相當，因此在骨支架和顱骨修復具有廣闊的應用前景。石墨烯具有較好的熱力學性能，且能夠與聚醚醚酮很好地結合，提高材料拉伸強度以及抗沖擊性能和壓縮性能。本發明通過石墨烯纖維增強聚醚醚酮復合材料，從而可以通過調整石墨烯纖維含量使得其強度和模量達到人體骨在力學性能的最佳匹配度。

發明內容

本發明的目的是針對現有PEEK存在的不足，提供一種氧化石墨烯纖維原位改性聚醚醚酮的顱骨材料的制備方法

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

(1)等離子體法對聚醚醚酮表面進行羥基化改性

將拋光后的PEEK制成10×10×1mm的板，超聲清洗后置于樣品室；保持真空室壓力為1×10^-2～1×10^-3Pa，向其注入水蒸氣，并保持真空室溫度100℃。為了加快水蒸氣的電離，向真空室中注入氬氣。

將改性后的PEEK材料升溫至150～250℃度下軟化、造粒。

(2)氧化石墨烯纖維制備及其磺化改性

以鱗片石墨為原料，使用Hummers改進法制備濃度為8～10g/L的氧化石墨烯分散液；將所述高濃度有序氧化石墨烯通過針頭注入乙酸的乙醇溶液中凝固，10-30min后得氧化石墨烯纖維；

將氧化石墨烯纖維和氨基苯磺酸溶液在乙醇和二環己基碳二亞胺脫水劑的混合溶劑中混合，常溫超聲30min后，升溫至50℃進行攪拌3-5h，反應結束后抽濾，并置于90℃真空干燥箱子中干燥。其中氧化石墨烯纖維與氨基苯磺酸溶液溶質質量相等。

(3)氧化石墨烯纖維原位接枝到聚醚醚酮