專利名稱：：聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及聚乳酸與改性硅灰石復(fù)合的復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制備方法和制品。技術(shù)背景聚乳酸(Polylactide，聚乳酸)高分子材料是近30年發(fā)展起來的新型可吸收聚合物，具有無毒、無刺激和良好生物相容性等特性，在人體內(nèi)可降解成乳酸，而且自然代謝，無殘留。因此，在生物醫(yī)用領(lǐng)域被廣泛用作組織工程、人體器官、仿生智能、手術(shù)縫合線、控釋藥物等材料。盡管聚乳酸具有很多優(yōu)良的性能，但聚乳酸屬于聚酯，為疏水性物質(zhì)，降低了其生物相容性;其次在自然條件下降解周期較難控制，而高分子藥物的控制緩釋體系對不同藥物的要求使其載體材料具有不同的降解速率；聚乳酸制品性脆、力學(xué)強度較低，熱穩(wěn)定性差，抗沖擊性差，材料還缺乏骨結(jié)合能力，酸性降解物不利于骨細胞生長，同時對X光具有穿透性，不便于臨床上顯影觀察，因此使其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。為了克服聚乳酸的這些缺陷，需要對聚乳酸進行復(fù)合改性，制備改性材料，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，其化學(xué)組成為Can)(P04)6(0H)2，與天然磷灰石礦物相似，具有良好的生物相容性(biocompatibility)和生物活性(bioactivity)，是脊椎動物骨和齒的主要無機成分(俞耀庭，張興棟，物醫(yī)用材料，天津天津大學(xué)出版社，2000.13)。采用羥基磷灰石(HA)與聚乳酸復(fù)合，可提高聚乳酸的力學(xué)性能和生物相容性，提高材料韌性，羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料具有很好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，但是這類復(fù)合材料由于作為填充體的羥基磷灰石粉體與聚乳酸兩者的界面結(jié)合力較弱，在應(yīng)用時其復(fù)合界面處首先遭到破壞，從而導(dǎo)致該復(fù)合材料機械強度喪失過快(劉芳，賈德民，王迎軍。聚乳酸及其復(fù)合材料在骨組織工程方面的研究進展，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2001;18(3):448450)，因此羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合材料的機械強度不理想。碳納米管(carbonnanotube，CNT)是一維納米材料，用于聚乳酸的增強制備聚乳酸/碳納米管復(fù)合材料，但是其生物相容性看來有不利影響(ZhangDH，KandadaiMA，CechJ，etal.JPhysChemB，2006，110:1291012915)。采用炭纖維、天然纖維復(fù)合增強聚乳酸，由于聚乳酸降解產(chǎn)物呈酸性，易引起體內(nèi)炎癥反應(yīng)，炭纖維增強聚乳酸的應(yīng)用受到了限制(沈烈、喬飛、張宇強等，炭纖維增強羥基磷灰石/聚乳酸復(fù)合生物材料的力學(xué)性能和體外降解性能，復(fù)合材料學(xué)報，2007年，24(5):61-65)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制備方法和制品，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其提高了聚乳酸的抗沖擊強度和拉伸強度等力學(xué)性能，耐熱性能也得到提高，從而使其具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案之一是這樣來實現(xiàn)的一種聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料，其按原料重量份含有聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石1重量份至10重量份，增塑劑5重量份至10重量份，潤滑劑0.2重量份至2重量份，相容劑0.2重量份至2重量份。本發(fā)明的技術(shù)方案之二是這樣來實現(xiàn)的一種上述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的制備方法，按下述步驟進行首先將所需要量的聚乳酸樹脂、改性硅灰石、增塑劑、潤滑劑、相容劑經(jīng)高速加熱攪拌混合機進行充分混合，其次進入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出得到聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料。本發(fā)明的技術(shù)方案之三是這樣來實現(xiàn)的一種上述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的制品，是以聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料為原料制成的制品。下面是對上述本發(fā)明技術(shù)方案的進一步優(yōu)化或/和改進上述改性硅灰石可按原料含有硅灰石和改性劑，硅灰石和改性劑的配比為每ioo克硅灰石比O.5克至2克改性劑。上述改性劑可為油酸鈉、硬脂酸、硅烷類偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種或一種以上的混合物。上述增塑劑可采用有機酸酯、磷酸酯、聚酯中的一種或一種以上的組合物。上述潤滑劑可采用金屬皂類、石蠟類、脂肪酸及其酯類中的一種或一種以上的組合物。上述相容劑可為聚己內(nèi)酯、聚乙二醇、環(huán)氧樹脂中的一種或一種以上的組合物。上述改性硅灰石可通過下述步驟得到A、將所需要量的粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子在去離子水中攪拌均勻后配制成30%至60%質(zhì)量百分比濃度的穩(wěn)定硅灰石懸浮液；B、將步驟A制備的懸浮液在4(TC至8(rC下攪拌5分鐘至20分鐘后，將改性劑加入到上述硅灰石懸浮液中反應(yīng)l小時至4小時；C、反應(yīng)后過濾，將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。上述攪拌速度可為400轉(zhuǎn)/分鐘至1000轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品比聚乳酸基材在抗沖擊強度和拉伸強度等力學(xué)性能和耐熱性能都有明顯的提高，使聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，從而拓展了聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域。具體實施方式本發(fā)明不受下述實施例的限制，可根據(jù)上述本發(fā)明的技術(shù)方案和實際情況來確定具體的實施方式。實施例l:粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子100克在333.3克的去離子水中攪拌，形成30%質(zhì)量百分比濃度穩(wěn)定懸浮液；在4(TC下攪拌硅灰石懸浮液5分鐘，攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘，加入O.5克鈦酸酯偶聯(lián)劑反應(yīng)1小時后過濾，并將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石5重量份，增塑劑5重量份，潤滑劑1.2重量份，相容劑1.6重量份。先經(jīng)高速加熱攪拌混合機、后入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出，制備聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品。實施例2:粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子100克在166.6克的去離子水中攪拌，形成60%質(zhì)量百分比濃度穩(wěn)定懸浮液；在8(TC下攪拌硅灰石懸浮液20分鐘，攪拌速度為IOOO轉(zhuǎn)/分鐘，加入2克油酸鈉反應(yīng)4小時后過濾，并將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石3重量份，增塑劑7重量份，潤滑劑0.5重量份，相容劑1.5重量份。先經(jīng)高速加熱攪拌混合機、后入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出，制備聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品。實施例3:粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子100克在200克的去離子水中攪拌，形成50%質(zhì)量百分比濃度穩(wěn)定懸浮液；在5(TC下攪拌硅灰石懸浮液10分鐘，攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分鐘，加入l.5g鋁酸酯偶聯(lián)劑反應(yīng)3小時后過濾，并將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石l重量份，增塑劑6重量份，潤滑劑0.2重量份，相容劑0.2重量份。先經(jīng)高速加熱攪拌混合機、后入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出，制備聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品。實施例4:粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子100克在222.2克的去離子水中攪拌，形成45。/。質(zhì)量百分比濃度穩(wěn)定懸浮液;在7(TC下攪拌硅灰石懸浮液15分鐘，攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘，加入1.0克硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)2小時后過濾，并將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石6重量份，增塑劑8重量份，潤滑劑1.4重量份，相容劑1.8重量份。先經(jīng)高速加熱攪拌混合機、后入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出，制備聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品。實施例5:粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子100克在250克的去離子水中攪拌，形成40%質(zhì)量百分比濃度穩(wěn)定懸浮液；在6(TC下攪拌硅灰石懸浮液12分鐘，攪拌速度為700轉(zhuǎn)/分鐘，加入l.2克鈦酸酯偶聯(lián)劑和0.8克硬脂酸反應(yīng)2.5小時后過濾，并將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石10重量份，增塑劑10重量份，潤滑劑2重量份，相容劑2重量份。先經(jīng)高速加熱攪拌混合機、后入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出，制備聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料及其制品。在上述實施例中，上述增塑劑采用有機酸酯、磷酸酯、聚酯中的一種或一種以上的組合物;上述潤滑劑采用金屬皂類、石蠟類、脂肪酸及其酯類中的一種或一種以上的組合物;上述相容劑為聚己內(nèi)酯、聚乙二醇、環(huán)氧樹脂中的一種或一種以上的組合物。對上述實施例l至5所得聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料和制品進行性能測試，按GB/T8804.2-2003測試其拉伸強度，按GB/T8802-2001測試其維卡軟化點；按GB/T8814-1998測試其抗沖擊強度，其具體測試結(jié)果如下聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從測試結(jié)果可知本發(fā)明所得聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐熱性能比聚乳酸基材有明顯的提高，從而拓展了聚乳酸的應(yīng)用領(lǐng)域。權(quán)利要求1.一種聚乳-酸改性硅灰石復(fù)合材料，其特征在于按原料重量份含有聚乳酸樹脂100重量份，改性硅灰石1重量份至10重量份，增塑劑5重量份至10重量份，潤滑劑0.2重量份至2重量份，相容劑0.2重量份至2重量份。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料，其特征在于改性硅灰石按原料含有硅灰石和改性劑，硅灰石和改性劑的配比為每IOO克硅灰石比O.5克至2克改性劑。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料，其特征在于改性劑為油酸鈉、硬脂酸、硅烷類偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種或一種以上的混合物。4、根據(jù)權(quán)利要求l或2或3所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料，其特征在于增塑劑采用有機酸酯、磷酸酯、聚酯中的一種或一種以上的組合物；或/和，潤滑劑采用金屬皂類、石蠟類、脂肪酸及其酯類中的一種或一種以上的組合物；或/和，相容劑為聚己內(nèi)酯、聚乙二醇、環(huán)氧樹脂中的一種或一種以上的組合物。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料，其特征在于改性硅灰石是通過下述步驟得到的A、將所需要量的粉碎粒徑為60微米至74微米的硅灰石粒子在去離子水中攪拌均勻后配制成30%至60%質(zhì)量百分比濃度的穩(wěn)定硅灰石懸浮液；B、將步驟A制備的懸浮液在4(TC至8(rC下攪拌5分鐘至20分鐘后，將改性劑加入到上述硅灰石懸浮液中反應(yīng)l小時至4小時；C、反應(yīng)后過濾，將得到的改性硅灰石干燥后磨碎，得到粒徑為60微米至74微米的改性硅灰石。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料，其特征在于攪拌速度為400轉(zhuǎn)/分鐘至1000轉(zhuǎn)/分鐘。7、一種根據(jù)權(quán)利要求l或2或3所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于首先將所需要量的聚乳酸樹脂、改性硅灰石、增塑劑、潤滑劑、相容劑經(jīng)高速加熱攪拌混合機進行充分混合，其次進入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出得到聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料。8、一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的制備方法，其特征在于首先將所需要量的聚乳酸樹脂、改性硅灰石、增塑劑、潤滑劑、相容劑經(jīng)高速加熱攪拌混合機進行充分混合，其次進入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出得到聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料。9、一種根據(jù)權(quán)利要求l或2或3所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的制品，其特征在于以聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料為原料制成的制品。10、一種根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料的制品，其特征在于以聚乳酸-改性硅灰石復(fù)合材料為原料制成的制品。全文摘要本發(fā)明涉及聚乳酸與改性硅灰石復(fù)合的復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，是一種聚乳酸改性硅灰石復(fù)合材料及其制備方法和制品。該復(fù)合材料按原料含有聚乳酸樹脂、改性硅灰石、增塑劑、潤滑劑、相容劑；該制備方法首先將所需要量的聚乳酸樹脂、改性硅灰石、增塑劑、相容劑、潤滑劑經(jīng)高速加熱攪拌混合機進行充分混合，其次進入低速冷卻混合攪拌機混合均勻，最后進入雙螺桿擠出機直接擠出得到聚乳酸改性硅灰石復(fù)合材料；該制品是以聚乳酸改性硅灰石復(fù)合材料為原料制成的制品。該復(fù)合材料及其制品比聚乳酸基材在抗沖擊強度和拉伸強度等力學(xué)性能和耐熱性能都有明顯提高，使聚乳酸改性硅灰石復(fù)合材料及其制品具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，從而拓展了聚乳酸應(yīng)用領(lǐng)域。文檔編號B29C47/40GK101235194SQ200810300449公開日2008年8月6日申請日期2008年3月3日優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日發(fā)明者劉月娥,龐桂林,李志娟,楊超松,甄衛(wèi)軍,袁龍飛申請人:新疆大學(xué)