一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用。所述的高分子压电复合材料的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮按照质量比(1‑3):(4‑6):(4‑6)混合，在室温下搅拌24‑72h至聚偏氟乙烯完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；随后向聚偏氟乙烯溶液中加入质量为聚偏氟乙烯2‑80wt％的压电功能体，在室温下搅拌48‑72h，即得到压电功能体均匀分散的聚偏氟乙烯混合液，造粒即可。该材料可达到纳米级，能够产生电势，压电性能十分优异，用于制备人工韧带能够达到感知关节形变，产生生物电，电流通过韧带残端的神经末梢上传至中枢的效果，且无毒、无害、生物相容性强。

High molecular piezoelectric composite material, preparation method and application thereof

The invention relates to a macromolecule piezoelectric composite material, a preparation method and an application thereof. The high polymer piezoelectric composite material preparation method comprises the following steps: polyvinylidene fluoride, N, N two methyl formamide and acetone according to the mass ratio (1 (3): 4 6 (4): 6) mixture at room temperature for 24 72h to polyvinylidene fluoride is completely dissolved into PVDF solution; then joined the piezoelectric body mass of polyvinylidene fluoride 2 80wt% to polyvinylidene fluoride solution, stirring for 48 72h at room temperature, the PVDF mixture evenly dispersed piezoelectric body is obtained, then granulation. This material can reach nanometer level, can produce an electric potential, the piezoelectric properties are very excellent, for the preparation of artificial ligament can reach the perception of joint producing bioelectricity, deformation, the current through the ligament stump nerve endings are uploaded to the central effect, non-toxic, harmless, high biological compatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料
，具体地说，涉及一种高分子压电复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
材料从使用性能上可以分为结构材料和功能材料两大类，其中结构材料以其强度、韧性、硬度、弹性等力学特性为应用依据，功能材料以其电、磁、光、声、热等物理性能为基础，用以制作有特殊功能的器件。压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料，是一类对机、电、声、光、热敏感的电子材料，目前广泛应用于工业部门和高科技领域。压电材料分为压电陶瓷、压电晶体和压电复合材料。压电复合材料是指由至少一种压电相材料与非压电相材料按照一定的连通方式组合在一起而构成的一种具有压电效应的新材料。按照各相材料的连通方式，压电复合材料一般可分为十种基本类型，即0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3型。其在介电材料、传感及控制、水声材料、热释电材料等方面都有广泛的研究和应用。目前已知的压电复合材料种类众多，例如：中国专利文献CN201310025599.X，公开日2013.05.15，公开了一种透明抗静电的聚偏氟乙烯压电材料及其制备方法，该聚偏氟乙烯压电材料为聚偏氟乙烯和离子液体的混合物，方法是首先将聚偏氟乙烯和离子液体80～110℃下真空干燥24～48h；干燥后的聚偏氟乙烯和离子液体按质量比为100:0.5～40，加入熔融混炼设备180～200℃下熔融混炼，得到混合物；最后将混合物从熔融混炼设备中出料，降至常温并结晶，得到聚偏氟乙烯压电材料。中国专利文献CN201410820024.1，公开日2015.04.22，公开了一种超韧压电聚乳酸/聚偏氟乙烯合金材料及其制备方法，该材料为共混物，主要包括聚乳酸树脂、聚偏氟乙烯树脂、相容剂，还可包括聚乳酸结晶成核剂、无机填料、其他热塑性树脂；聚乳酸树脂为聚乳酸树脂和聚偏氟乙烯树脂总重量的5～95wt％，聚偏氟乙烯树脂为聚乳酸树脂和聚偏氟乙烯树脂总重量的95～5wt％，相容剂为聚乳酸树脂和聚偏氟乙烯树脂总重量的0.01～15wt％，将上述原料熔融共混后，以5～20毫米/分钟的拉伸速率在常温下进行拉伸1～5倍即可。人工韧带为全部或部分地传送软组织和软组织、软组织和硬组织、硬组织和硬组织之间作用力的植入物，还包括类似天然结构的支撑韧带以及与天然结构同时使用的韧带假体，用于韧带损伤的替代修复。目前人工韧带的缺点是不具有模拟韧带含有的本体感受器的感受本体感觉——生成生物电冲动——上传的功能，该功能的缺失是人工韧带植入手术康复效果不佳的关键原因。目前关于压电复合材料在人工韧带中的应用尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高分子压电复合材料。本专利技术的再一的目的是，提供所述的高分子压电复合材料的制备方法。本专利技术的另一的目的是，提供所述的高分子压电复合材料的用途。本专利技术的第四个目的是，提供一种人工韧带。为实现上述第一个目的，本专利技术采取的技术方案是：一种高分子压电复合材料，所述的高分子压电复合材料的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮按照质量比(1-3):(4-6):(4-6)混合，在室温下搅拌24-72h至聚偏氟乙烯完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；随后向聚偏氟乙烯溶液中加入质量为聚偏氟乙烯2-80wt％的压电功能体，在室温下搅拌48-72h，即得到压电功能体均匀分散的聚偏氟乙烯混合液，造粒；所述的压电功能体选自钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、罗息盐(NaKC2H4O6·4H2O)、锆钛酸铅(PbZrxTi1-xO3，PZT)、铌镁酸铅-钛酸铅、钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3，BNT)中的一种或几种。优选地，所述的压电功能体选自钛酸钡、钛酸铋钠中的一种或两种。更优选地，所述的压电功能体选自钛酸铋钠。优选地，所述的压电功能体质量为聚偏氟乙烯质量的40-80wt％。更优选地，所述的压电功能体质量为聚偏氟乙烯质量的48-65wt％。为实现上述第二个目的，本专利技术采取的技术方案是：一种高分子压电复合材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、N,N-二甲基甲酰胺和丙酮按照质量比(1-3):(4-6):(4-6)混合，在室温下搅拌24-72h至聚偏氟乙烯完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；随后向聚偏氟乙烯溶液中加入质量为聚偏氟乙烯2-80wt％的压电功能体，在室温下搅拌48-72h，即得到压电功能体均匀分散的聚偏氟乙烯混合液，造粒；所述的压电功能体选自钛酸钡、钛酸铅、罗息盐、锆钛酸铅、铌镁酸铅-钛酸铅、钛酸铋钠中的一种或几种。优选地，所述的压电功能体选自钛酸钡、钛酸铋钠中的一种或两种。优选地，所述的压电功能体选自钛酸铋钠。为实现上述第三个目的，本专利技术采取的技术方案是：如上任一所述的高分子压电复合材料在制备人工韧带中的应用。为实现上述第四个目的，本专利技术采取的技术方案是：一种人工韧带，所述的人工韧带由如上任一所述的高分子压电复合材料制成。本专利技术优点在于：1、本专利技术制备的高分子压电复合材料原料组成及比例合理，压电性能十分优异；2、本专利技术提供了所述的高分子压电复合材料在制备人工韧带中的应用，本专利技术制备的高分子压电复合材料可达到纳米级，能够产生电势，因此制备的人工韧带能够能够感知关节形变，产生生物电，电流通过韧带残端的神经末梢可以上传至中枢，且无毒、无害、生物相容性强。附图说明附图1是本专利技术的人工韧带的制备工艺流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的具体实施方式作详细说明。实施例1本专利技术的高分子压电复合材料的制备(一)将PVDF、DMF和丙酮按照质量比2:5:5混合，在室温下搅拌48h至PVDF完全溶解，得到PVDF溶液；随后向PVDF溶液中加入质量为PVDF48wt％的BNT，在室温下搅拌60h，即得到BNT均匀分散的PVDF混合液，造粒。实施例2本专利技术的高分子压电复合材料的制备(二)将PVDF、DMF和丙酮按照质量比2:5:5混合，在室温下搅拌48h至PVDF完全溶解，得到PVDF溶液；随后向PVDF溶液中加入质量为PVDF65wt％的BNT，在室温下搅拌60h，即得到BNT均匀分散的PVDF混合液，造粒。实施例3本专利技术的高分子压电复合材料的制备(三)将PVDF、DMF和丙酮按照质量比2:5:5混合，在室温下搅拌48h至PVDF完全溶解，得到PVDF溶液；随后向PVDF溶液中加入质量为PVDF55wt％的BNT，在室温下搅拌60h，即得到BNT均匀分散的PVDF混合液，造粒。实施例4本专利技术的高分子压电复合材料的制备(四)将PVDF、DMF和丙酮按照质量比2:5:5混合，在室温下搅拌48h至PVDF完全溶解，得到PVDF溶液；随后向PVDF溶液中加入质量为PVDF48wt％的BaTiO3，在室温下搅拌60h，即得到BaTiO3均匀分散的PVDF混合液，造粒。实施例5本专利技术的高分子压电复合材料的制备(五)将PVDF、DMF和丙酮按照质量比2:5:5混合，在室温下搅拌48h至PVDF完全溶解，得到PVDF溶液；随后向PVDF溶液中加入质量为PVDF65wt％的BaTiO3，在室温下搅拌60h，即得到BaTiO3均匀分散的PVDF混合液，造粒。实施例6本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子压电复合材料，其特征在于，所述的高分子压电复合材料的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、N,N‑二甲基甲酰胺和丙酮按照质量比(1‑3):(4‑6):(4‑6)混合，在室温下搅拌24‑72h至聚偏氟乙烯完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；随后向聚偏氟乙烯溶液中加入质量为聚偏氟乙烯2‑80wt％的压电功能体，在室温下搅拌48‑72h，即得到压电功能体均匀分散的聚偏氟乙烯混合液，造粒；所述的压电功能体选自钛酸钡、钛酸铅、罗息盐、锆钛酸铅、铌镁酸铅‑钛酸铅、钛酸铋钠中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种高分子压电复合材料，其特征在于，所述的高分子压电复合材料的制备方法包括以下步骤：将聚偏氟乙烯、N,N-二甲基甲酰胺和丙酮按照质量比(1-3):(4-6):(4-6)混合，在室温下搅拌24-72h至聚偏氟乙烯完全溶解，得到聚偏氟乙烯溶液；随后向聚偏氟乙烯溶液中加入质量为聚偏氟乙烯2-80wt％的压电功能体，在室温下搅拌48-72h，即得到压电功能体均匀分散的聚偏氟乙烯混合液，造粒；所述的压电功能体选自钛酸钡、钛酸铅、罗息盐、锆钛酸铅、铌镁酸铅-钛酸铅、钛酸铋钠中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的高分子压电复合材料，其特征在于，所述的压电功能体选自钛酸钡、钛酸铋钠中的一种或两种。3.根据权利要求2所述的高分子压电复合材料，其特征在于，所述的压电功能体选自钛酸铋钠。4.根据权利要求1所述的高分子压电复合材料，其特征在于，所述的压电功能体质量为聚偏氟乙烯质量的40-80wt％。5.根据权利要求4所述的高分子压电复合材料，其特征在于，所述的压电功...

【专利技术属性】
技术研发人员：师东良，李华，蔡奇勋，沈品泉，齐燕，张春梅，薛文超，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属新华医院，
类型：发明
国别省市：上海,31