[发明专利]一种纳米微晶生物相容聚合物共混材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米微晶生物相容聚合物共混材料及其制备方法，包括聚对二氧环己酮（PPDO）、聚乙交酯（PGA）、聚乳酸（PLA）和聚丁二酸乙二醇酯（PES）四种原料的粉末共混、毛坯件模压、熔融烧结和冷却‑微结晶成型几个步骤，本发明的制备方法，解决了这四种具有生物相容性的聚合物在共混时因熔点相差过大或相容性差且易产生相分离的问题，从而制备有优异力学性能的共混材料或制品。

技术领域

本发明涉及生物相容性聚合物共混材料及其制品领域，尤其是一种纳米微晶生物相容聚合物共混材料及其制备方法。

背景技术

在聚合物材料领域中，为了更为经济快捷的获得具有新性能的聚合物材料，可以根据新型聚合物材料或相关产品的性能要求，选择现有不同性能的聚合物材料进行，再通过相关共混工艺制备新型材料和成型制品，因此聚合物共混材料在制备新型聚合物材料上得到广泛应用。

制备聚合物共混材料常见的共混方法有熔融共混，其最基本的要求是所选的聚合物之间要有一定的相容性，否则产物材料或成型制品，易产生相分离，性能下降，从而使产品失去使用价值。再者，对于熔融共混而言，必须注意结晶聚合物的熔点和降解温度，以免在共混过程中因聚合物的降解而导致性能下降。因此，如何将熔点的温差大、相容性差的几种聚合物材料进行共混是本领域的技术人员一直在探索的问题。

粉末冶金是以金属粉末或与非金属粉末的混合物作为原料，经过压制成形和烧结成形得到制品和新材料的成型方法。粉末冶金相比于熔铸最为突出的特点是在烧结成形过程中至少有一种金属处于固态，烧结时金属粉末之间通过一系列的物理和化学变化过程，成型为金属制品。其具有的独特化学组成和机械、物理性能是用传统的熔铸方法无法获得的。本发明受粉末冶金启发，将其应用于具有生物相容性的聚合物材料：聚对二氧环己酮（PPDO），聚乙交酯（PGA），聚乳酸（PLA）和聚丁二酸乙二醇酯（PES）的共混材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性能稳定、混合效果好且制品性能优异的纳米微晶生物相容聚合物共混材料及其制备方法。

本发明方案受粉末冶金的启发，将具有生物相容性的结晶型聚合物，聚对二氧环己酮（PPDO），聚乙交酯（PGA），聚乳酸（PLA）和聚丁二酸乙二醇酯（PES）进行共混，主要经过原料粉末共混，模压加工成为毛坯件，然后再加热毛坯件，使聚对二氧环己酮（PPDO），聚乙交酯（PGA）、聚乳酸（PLA）和聚丁二酸乙二醇酯（PES）之间产生熔融，让稍低熔点的PES和PPDO在不超过四种原材料的最高熔点的温度下熔融烧结过程中，既充当粘接剂也为流动相，使PGA和PLA得到粘接且其熔点有一定程度的降低。PPDO、PES作为相容剂，使不相容的PPDO、PES、PGA和PLA相互间不产生相分离，也不发生热降解。然后，在冷却的同时各相产生纳米微晶，通过聚合物微晶界面之间产生“冷焊”作用，使制备的材料或器件既有纳米微晶的优异性能，又有稳定的性能。

本发明所采用的技术方案为：

一种纳米微晶生物相容聚合物共混材料，其由聚对二氧环己酮（PPDO）、聚丁二酸乙二醇酯（PES）、聚乳酸（PLA）和聚乙交酯（PGA）混合后，再经模压、熔融烧结和冷却-微结晶成型处理后制得。

其中，所述聚对二氧环己酮、聚丁二酸乙二醇酯、聚乳酸和聚乙交酯的混合质量比为3~4∶2~3∶1~3∶1~2。

另外，所选的原料特征是具有生物相容性的PPDO，PGA、PLA和PES，其原料的特征是：原料都为粉料，PPDO和PES为低熔点（熔点均约为100℃）聚合物，PGA（熔点约为220℃）和PLA（熔程为150~200℃）为高熔点聚合物。PPDO、PGA、PLA和PES根据具体共混材料或其制品性能需求，还可以进行不同配比共混。但由于原料之间的熔点相差较大或相容性较差，所以选择低熔点的PPDO和PES以起到粘接剂和相容剂作用，并且有增塑的效果，提高材料成型过程中的流动性使材料分布更为均匀。