[发明专利]一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料，所述多涂层复合材料为层状结构，由里至外依次为镁/镁合金基体、微弧氧化膜涂层、强正电前驱体涂层和混合涂层，所述混合涂层又包括五个分层，各分层依次层叠，下一分层涂覆在上一分层之上，各所述分层均为改性二氧化锡涂层、显负电聚电解质涂层的复合结构，其中，改性二氧化锡涂层涂覆在与其对应的显负电聚电解质涂层之上。本发明还公开了一种所述多涂层复合材料的制备方法，包括如下步骤：打磨处理步骤、预处理步骤、强正电前驱体制备步骤、改性纳米二氧化锡的层层组装步骤及显负电聚电解质和改性二氧化锡混合涂层的自组装步骤。利用本发明制备纳米SnO₂，其制备工艺简单、易控、成品率高。

技术领域

本发明涉及一种多涂层复合材料及其制备方法，尤其涉及一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料及其制备方法。

背景技术

镁合金具有良好的生物相容性和力学相容性、第三代医用材料的可降解性和生物活性特征以及其他金属基生物材料和可降解高分子材料所不具备的性能。因此，镁合金作为新一代医用植入材料具有广泛的发展前景。不过，由于镁本身非常活泼，化学性质不稳定，在体内会迅速地发生腐蚀降解，从而引起一系列问题。因此，镁或镁合金作为体内植入材料使用时，其防腐处理是首先需要解决的技术问题之一。

1)商用镁合金耐蚀性还不能满足可降解植入材料要求，镁合金过快的腐蚀速度导致析氢速度较大。纯镁的析氢速度高达10mL/h或者40mL/(cm²·d)，医用镁合金BioMag352(0.2％Zn-2.82％Nd-0.19％Ca-0.21％Y-0.33％Zr，质量分数)的析氢速度高可达2.5mL/h或10mL/(cm²·d)，而人体吸收氢的容许度仅为2.25mL/(cm²·d)。

2)镁合金过快的腐蚀速度同时导致溶液pH值的快速升高，对人体骨骼及组织生长产生潜在危害。在镁合金闭塞电池溶液中，pH值在极短时间内迅速增加到10.5以上，即镁合金腐蚀引起局部碱化速度加快。由于材料在使用环境中，pH值发生变化，可能使人体产生异常反应。例如，可能导致人体组织中蛋白质达到等电点而发生蛋白质沉积和炎症，或出现溶血现象和局部溶骨现象。

3)腐蚀过快还将使人体组织在未充分愈合之前植入体丧失机械整体性，从而引起力学性能(如抗拉强度、抗压屈服强度和疲劳强度)的迅速劣化。针对上述问题，ERINC等提出可降解医用镁合金的标准为：在37℃模拟体液中的腐蚀速率小于0.5mm/a，有效服役期90～180d；室温屈服强度大于200MPa，伸长率大于15％。

现有技术中，提高镁合金耐蚀性的途径有三种：合金化、加工处理或进行表面改性。其中，合金化和加工处理均只能在一定程度上改善与提高耐蚀性，但作用相对较为有限。

近年来，表面改性成为现有技术中运用最为普遍的主要技术手段。为了达到充分的保护性能，涂层必须均匀、致密、与基底结合性好。而且，医用镁合金作为一种功能材料，特别需要从涂层结构与功能一体化的途径设计耐蚀性能优异、生物相容性良好的新型涂层。截至目前，人们已经研究出多种表面改性涂层与表面改性技术，并开发出了众多的产品。然而，现有技术所制造出的经过表面改性的镁合金产品，均存在诸多方面的不足，主要表现在如耐蚀性、生物相容性、结合力、耐久性等综合性能指标尚存在不足，其实际使用效果方面也不是特别理想。

现有技术中，其他镁合金的表面防腐蚀处理方法，例如化学镀、电镀、化学转化膜、微弧氧化、离子注入、气相沉积等，均普遍存在耐蚀性提高幅度不大、多孔性，生物相容性差等缺点或问题。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种以镁/镁合金为基体利用自组装方法制备纳米SnO₂的多涂层复合材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案为：