[发明专利]一种聚醚醚酮生物复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚醚醚酮生物复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)备料：提供如下质量百分比的原料聚醚醚酮70～85％，纳米HA 5～15％，纳米SiO₂ 1～5％，碳纤维5～24％；(2)干燥：将原料分别进行干燥后冷却至常温；(3)混合：将步骤(2)得到的原料加入混合机内进行混合得混合物；(4)然后混合物采用造粒机进行熔融造粒即得。聚醚醚酮生物复合材料，所述熔融造粒温度为375～390℃。本发明以聚醚醚酮作为基材、纳米HA作为生物相容材料、纳米SiO₂作为分散剂、碳纤维作为力学性能增强剂制备的聚醚醚酮生物复合材料，具有高强度、高生物活性以及好的生物相容性；可直接用作承重骨组织修复材料，力学性能好，不易损，在体内有效时间长。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，尤其是一种利用纳米HA改性的聚醚醚酮生物复合材料。

背景技术

聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶型的热塑性高分子,具有十分优异的稳定性和力学性能,对人体无毒无害。聚醚醚酮属于芳香族聚合物，熔点334℃，玻璃化转变温度134℃，长期耐热温度250℃，具有高、中、低三种粘度范围。具有耐热等级高、耐辐射、耐疲劳、耐腐蚀、尺寸稳定性好、高模量、高断裂韧性等优异的综合性能，在航空航天、电子电器、交通运输、精密仪器制造等方面具有非常广泛的应用。PEEK的弹性模量与骨骼的弹性模量接近，具有优良的生物兼容性、稳定的化学特性和放射线投射性，已作为骨科植入物在临床上得到应用。医用级的PEEK聚合物被指定为“最佳长期骨骼移植PEEK”，经美国食品及药品管理局的验证，PEEK具有典型医用性能，如高纯度、良好的生物兼容性等。

羟基磷灰石(HA)作为人体骨组织结构中的重要无机成分,具有十分优异的生物相容性和骨传导性,是极具潜力的硬组织修复材料。人工合成纳米HA的尺寸、组成、结构和结晶度都与骨组织中的HA晶体非常相似，n-HA特有的空间结构、小尺寸效应和表面化学能使其具有较强的吸附性、亲水性，以及很高的化学能。与普通的HA相比，n-HA具有更高的生物活性和骨传导性。但HA自身难以直接成型,强度低,难以直接用作承重骨组织修复材料。

将聚醚醚酮(PEEK)和纳米羟基磷灰石(HA)两者复合能综合其优势,制备复合材料，但是两者的复合材料结合性较差，拉伸断裂产生在二者界面上。伴随HA含量的增加，复合材料的脆性增加，抗拉强度和抗疲劳强度逐渐降低。如将此材料应用于临床，会出现植入材料力学性能差、易损和体内有效时间短等问题，容易给病人带来二次伤害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚醚醚酮生物复合材料的制备方法，该方法通过多元复合改性聚醚醚酮材料后，得到高强度、高生物活性的复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚醚醚酮生物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)备料：提供如下质量百分比的原料

聚醚醚酮70～85％，

纳米HA 5～15％，

纳米SiO₂ 1～5％，

碳纤维5～24％；

(2)干燥：将原料分别进行干燥后冷却至常温，所述干燥条件为

聚醚醚酮150～160℃温度下干燥110～120min，

纳米HA 210～220℃温度下干燥140～150min，

纳米SiO₂ 200～210℃温度下干燥140～150min，

碳纤维180～190℃温度下干燥115～120min；

(3)混合：将步骤(2)得到的原料加入混合机内进行混合得混合物，所述混合速率为1600～1800r/min，混合时间为30～40min；