[发明专利]一种基于聚醚醚酮的人工骨复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于聚醚醚酮的人工骨复合材料，由聚醚醚酮基体和涂覆在该基体上的改性羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮混合物层复合而成；所述磺化聚醚醚酮与改性羟基磷灰石的质量比为1:0.5‑1.5。通过对羟基磷灰石进行改性，使其表面生成一层化学吸附层，阻止了颗粒之间的接触，改善了纳米粒子的团聚现象；其次，加入磺化聚醚醚酮，增强了改性羟基磷灰石与基体材料间的粘合力；另外，对基体材料表面进行酸蚀刻，可以使基体材料与磺化聚醚醚酮间产生作用力，进一步提高界面粘合力。本发明得到的复合材料具有热学性能高和耐磨性高的优点，可以作为一种新型的人工骨材料。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种基于聚醚醚酮的人工骨复合材料。

背景技术

随着生物材料的不断发展，越来越多的具有优异性能的复合材料被应用到人工关节替换之中，聚合物基复合材料不仅耐磨性、生物相容性等性能优异，而且制备过程简单，易于加工，故复合材料的应用前景越来越广泛，其中以聚醚醚酮复合材料最受关注。聚醚醚酮是一种半结晶态的芳香族热塑性工程材料，其分子结构规整，分子链中含有苯环、醚键，以及羧基，因此具有很高的刚性、韧性以及分子间作用力。聚醚醚酮还具有优异的机械性能、耐腐蚀性、稳定性以及易加工性，因此被广泛的应用在航天、机械、交通运输和电子等领域。

近年来已经有很多运用聚醚醚酮来制备复合材料的研究，但是聚醚醚酮的生物相容性及生物活性较差，无法满足人工骨材料的要求。羟基磷灰石是人体以及动物骨骼中的主要无机成分，因此可以将二者复合，平衡聚醚醚酮的弊端。传统的羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料多采用共混注塑方法制得，其力学性能和耐磨性均差，无法用作人工骨材料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于聚醚醚酮的人工骨复合材料，由聚醚醚酮基体和涂覆在该基体上的改性羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮混合物层复合而成；所述磺化聚醚醚酮与改性羟基磷灰石的质量比为1:0.5-1.5，改性羟基磷灰石的加入，使制得的复合材料耐磨性能得到提高，同时热学性能也得到提高。

本发明中的一种基于聚醚醚酮的人工骨复合材料的制备方法，具体步骤如下：

a. 聚醚醚酮基体的表面预处理：

在98%浓硫酸中对聚醚醚酮基体表面浸蚀30秒后，依次用去离子水、无水乙醇及丙酮对其清洗，烘干备用；

b. 改性羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮混合物的制备：

将磺化聚醚醚酮粉料充分溶解于二甲基亚砜中，按磺化聚醚醚酮/改性羟基磷灰石质量比为1：0.5-1.5，加入改性羟基磷灰石粉料，置于磁力加热搅拌器上常温搅拌之后放入超声仪中，至其充分混合均匀；

c. 将步骤a已进行表面处理的聚醚醚酮基体放置在水平的烘箱中，采用铺膜方法，将搅拌均匀的混合物通过滤布倾倒在聚醚醚酮基体上，再干燥直至除尽溶剂二甲基亚砜，即获得由聚醚醚酮基体和涂覆在该基体上的改性羟基磷灰石与磺化聚醚醚酮混合物层复合而成的聚醚醚酮基复合材料。

作为本发明更优的技术方案，步骤b中所述的磺化聚醚醚酮与改性羟基磷灰石质量比为1：1。

作为本发明更优的技术方案，步骤c中将搅拌均匀的混合物通过滤布倾倒在聚醚醚酮基体上，将烘箱设置成80-120度干燥，直至除尽溶剂二甲基亚砜。

作为本发明更优的技术方案，步骤b中所述的磁力加热搅拌器上常温搅拌4-6小时，之后放入超声仪中进行超声1-2小时，使其充分混合均匀。

作为本发明更优的技术方案，所述的改性羟基磷灰石制备方法为：以干燥后的羟基磷灰石粉末为原料，以去离子水和无水乙醇为溶剂，再加入偶联剂，在氮气保护下，常温搅拌20-30分钟，然后回流4-6小时，待溶液冷却，进行抽滤，用无水乙醇洗涤并干燥，得到改性的羟基磷灰石。

作为本发明更优的技术方案，所述的溶剂中的去离子水和无水乙醇体积比为1：1。