[发明专利]一种高性能聚乙烯醇水凝胶人工软骨替代材料的制备方法

摘要

本发明公开一种高性能聚乙烯醇(PVA)水凝胶人工软骨替代材料的制备方法，其特点是利用碳纳米材料的高强度、优异的耐磨自润滑性及易于功能化修饰的特性，采用带有活性官能基、且自润滑性优异的聚氧化乙烯醚、聚硅氧烷等功能偶联剂对碳纳米材料表面进行偶联处理，研究制备PVA/碳纳米材料纳米复合凝胶，实现碳纳米粒子在PVA基体中的良好分散，发挥功能偶联剂偶联增容及其与碳纳米材料协同增强、减摩作用；在此基础上，对复合凝胶进行拉伸取向，形成分子取向结构，进一步提升其力学强韧性，延长其使用寿命。

主权项

1.一种高性能聚乙烯醇水凝胶人工软骨替代材料，其特征在于该水凝胶主要原料由以下组分组成，按重量计为：聚乙烯醇(PVA)                100份碳纳米材料                   0.1‑20份功能偶联剂                   0.05‑10份其中，聚乙烯醇聚合度为400～3000，醇解度为75～99％；碳纳米材料为碳纳米管、石墨、石墨烯中的任一种；功能偶联剂为分子量200～50000g/mol的端羟基聚氧化乙烯醚、分子量200～50000g/mol的端氨基聚氧化乙烯醚、分子量200～50000g/mol的端羟基聚二甲基硅氧烷、分子量200～50000g/mol的端氨丙基聚二甲基硅氧烷、分子量200～50000g/mol氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷中的任一种；该高性能聚乙烯醇水凝胶人工软骨替代材料的制备方法包括以下步骤：碳纳米材料的偶联处理：将0.1‑20份碳纳米材料分散在400‑3000份去离子水中，加入0.05‑10份功能偶联剂于室温搅拌均匀，采用超声波分散10‑200min，超声波功率为100‑5000w、频率为10000‑100000HZ，超声温度为40‑95℃，获得偶联处理碳纳米材料分散液；PVA水凝胶人工软骨替代材料制备：称取聚乙烯醇100份加入上述制备的偶联处理碳纳米材料分散液中，于80‑95℃加热搅拌2‑5小时配制成均匀的复合溶液；将溶液倒入模具中，置于‑50‑‑10℃冷冻6‑20小时，然后置于室温解冻2‑8h，循环冷冻‑解冻2‑8次；当循环冷冻‑解冻一次后，将试样两端固定于拉伸夹具上，施加拉伸应力进行拉伸取向，制备取向倍率为0.5‑5的取向复合水凝胶，封袋包装，置4℃冰箱保存备用。