[发明专利]一种具有双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯/纤维素纳米晶复合微孔发泡材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯/纤维素纳米晶复合发泡材料的制备方法，解决了现有制备发泡材料的方法只有单峰分布、开孔率低和局限性大等技术问题。其制备步骤是：将聚丁二酸丁二醇酯和纤维素纳米晶熔融混合得到复合材料，压制成片材后，置于110℃和22MPa的超临界二氧化碳中饱和2h；快速降温到85℃，保持10min；在5～15s的时间内将压力降到16～20MPa，保持10min；在2s内快速卸压，使压力降到大气压后冷却到常温，最后得到具有双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯/纤维素纳米晶复合发泡材料。本产品绿色环保、安全无毒、制造方法及设备简易，所得制品具有高开孔率、良好的亲水性以及双峰泡孔形貌，有利于扩展其在组织工程支架领域的应用。

技术领域

本发明属于聚合物多孔材料技术领域，具体涉及一种具有双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯微孔发泡材料的制备方法。

背景技术

聚合物多孔(发泡)材料，是指在聚合物内部存在大量气泡或孔洞的材料。与未发泡的材料相比，聚合物发泡材料具有许多优异的特性，比如质量轻、比强度高、冲击强度高、热传递性低、绝缘、隔音减震等，因此被广泛应用在国民生活中的各个领域，具有十分广阔的市场前景和应用价值。

聚合物多孔材料的制备是当下组织工程学研究领域中的重要研究内容之一，它主要是起到细胞外基质的作用，引导细胞在植入的支架材料上良好生长，并逐步被机体吸收降解进而生成新的组织或器官，从而起到替代或修复病损器官或组织的目的。目前制备聚合物多孔支架材料的方法包括热致相分离法、静电纺丝法、溶液浇注/粒子沥滤法、气体发泡法等，其中超临界流体发泡技术因其无毒无害，廉价，且不会引起机体产生炎症反应等优势，被认为能够有效避免其他几种传统工艺方法所带来的问题，因而被许多研究者广泛用于研究制备具有不同三维多孔结构的组织工程支架材料。

采用超临界流体发泡技术制备得到的多孔支架，多呈现为闭孔结构，泡孔内部连通性不足、孔隙率相对较低，难以满足组织工程要求；同时，所形成的单一尺度支架，物化性质单一，也不利于细胞的粘附生长。相对于单一尺寸泡孔结构，双峰泡孔结构其孔径呈现双峰分布，具有更加优异的力学性能，孔隙率、连通度更高，不仅在大泡孔位置能够提供细胞生长的空间，小泡孔位置为细胞间的代谢及营养传输提供通道，更适合应用于组织工程支架方面，同时小泡孔结构的存在，比单一泡孔结构的多孔材料具备更加优异的机械性能和热性能等，能够满足组织工程支架应具备的性能要求。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)作为一种可完全生物降解的聚合物，已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于临床，具有较高的细胞及组织相容性、可加工性和无毒无害等特点，引入双峰开孔结构后可以提高其在组织工程领域的应用前景。目前国内外关于微孔发泡材料的研究中，未曾出现使用超临界二氧化碳发泡法制备双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯微孔泡沫材料的应用。

公开号为CN105419093A的专利申请公开了一种含双峰泡孔结构的泡沫材料及其制备方法，其将两种聚合物材料熔融混合得到的共混物进行超临界二氧化碳发泡，根据超临界二氧化碳在两种不同聚合物材料中的饱和浓度不同制得含双峰泡孔结构的泡沫。该方法适用性较差，对于单一聚合物基体的材料无法形成双峰泡孔结构。中国专利CN103240884A公开了一种具有双峰分布的聚碳酸酯微孔材料的制备方法，其采用升温和两步卸压发泡法制备得到具有大小泡孔的泡沫材料。然而，该方法制备过程繁琐，对设备要求较高，得到的产品为闭孔结构，不利于细胞的物质输送。中国专利CN105385024A将多孔无机粒子和聚丙烯共混得到复合材料，通过多孔无机粒子在发泡过程中对泡孔的异相成核作用，制备得到具有双峰分布的聚丙烯发泡材料，但最终产品的大孔尺寸较小，大小孔分布不均匀，且受多孔无机粒子分布的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯/纤维素纳米晶复合发泡材料的制备方法，以丰富含有双峰孔结构的多孔聚合物材料的种类。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种具有双峰开孔结构的聚丁二酸丁二醇酯 /纤维素纳米晶复合发泡材料的制备方法，其技术特点包括以下步骤：