一种对聚醚醚酮表面进行改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种对聚醚醚酮表面进行改性的方法，所述方法包括如下步骤：先通过浓硫酸对聚醚醚酮进行磺化处理以使聚醚醚酮表面形成具有三维孔道结构的改性层，磺化处理完毕后取出聚醚醚酮块体材料洗涤后，再对其进行水热处理以去除所述三维孔道结构中残留的硫。

【技术实现步骤摘要】
一种对聚醚醚酮表面进行改性的方法
本专利技术涉及一种对PEEK表面进行改性的方法，具体说，是涉及一种使用浓硫酸对其进行磺化处理后，经过水热处理，获得去除S的具有三维网络结构的PEEK表面改性层，属于生物医用高分子材料表面改性

技术介绍
聚醚醚酮(PEEK)，一种半结晶性高分子，结晶度在30-35％，玻璃化转化温度为143℃。PEEK因为具有射线可透性，与人骨相近的机械性能(J.Reinf.Plast.Compos.22(2003)751–767)，并且具有很好的热塑性，易于制作需要的骨形状，弹性与人骨接近(Biomaterials28(2007)4845–4869)因此成为了人们青睐的医疗植入装置材料。然而，聚醚醚酮的生物活性较差，植入体不能很好的诱导类骨羟基磷灰石的形成。由于PEEK具有化学惰性(ActaBiomaterialia9(2013)6177–6187)，目前对PEEK表面进行结构改变的研究比较少。浓硫酸以外基本不被腐蚀，因此在PEEK表面的改性也尤为困难。以往的现有技术大多采用聚醚醚酮粉体进行磺化处理，以使聚醚醚酮粉体表面连接官能团，以改善聚醚醚酮粉体的相关性能参数，用于制备含有聚醚醚酮的薄膜。近来，有研究表明磺化之后的PEEK表面能够形成利于细胞粘附和增殖的三维孔道结构(Biomaterials.2013；34:9264-77.)，但是磺化之后的PEEK表面形成的微介孔结构内会残余部分有害的S系化合物，而这些S系化合物会影响细胞的正常活动。因此，如何进一步改善聚醚醚酮的材料的性能，从而提高其实际应用价值，仍然本领域技术人员的研究方向之一。
技术实现思路
本专利技术旨在进一步提升现有聚醚醚酮块体材料的生物相容性等相关性能，本专利技术提供了一种对PEEK表面进行改性的方法。本专利技术提供了一种对聚醚醚酮表面进行改性的方法，所述方法包括：先通过浓硫酸对聚醚醚酮进行磺化处理以使聚醚醚酮表面形成具有三维孔道结构的改性层，磺化处理完毕后取出聚醚醚酮块体材料洗涤后，再对其进行水热处理以去除所述三维孔道结构中残留的硫。较佳地，所述聚醚醚酮包括抛光的聚醚醚酮块体材料和/或未抛光的聚醚醚酮块体材料。较佳地，浓硫酸的浓度大于70％。较佳地，使用浓硫酸磺化处理聚醚醚酮时进行搅拌操作。较佳地，磺化处理聚醚醚酮的时间为3～30分钟。较佳地，水热处理的水热介质包括水、无机酸和/或无机碱。较佳地，水热处理采用0.2M～9M的酸或碱。较佳地，水热处理温度为25℃～200℃，时间为≤24小时。较佳地，所述三维孔道结构，孔径范围在0.1μm～10μm。本专利技术的有益效果：1、经本专利技术的改性处理后，PEEK表面均匀的出现三维孔道结构，经过水热处理后原有的三维孔道结构不发生断裂，脱落及破坏的现象，可解决超声除硫的孔道结构破碎的问题；既可以保留PEEK优良的机械性能，又能提高材料的生物活性、抗菌性并能保持其良好的生物相容性；2、经过本专利技术的改性处理后得到的去S磺化PEEK材料，浸泡在模拟体液中可诱发类骨磷灰石在表面的形成和生长，并且在抗菌实验中表现出良好的抗菌作用，可获得一种综合性能优良的人工骨替换材料；3、本专利技术制备工艺稳定可控，操作简单，成本低，易于实现，便于推广应用。附图说明图1(a)示出了未被处理的纯PEEK的表面扫描电镜照片；图1(b)示出了仅经过硫化处理的PEEK的表面扫描电镜照片；图1(c)示出了本专利技术一个实施方式中磺化PEEK、水热去S的PEEK表面扫描电镜照片；图1(d)示出了本专利技术中经过磺化处理、超声处理(60HZ/1h)的PEEK的SEM图谱；图2(a)示出了仅经过硫化处理的PEEK的EDS图谱；图2(b)示出了本专利技术中经过磺化处理、水热处理(水/80℃/24h)的PEEK的EDS图谱；图2(c)示出了本专利技术中经过磺化处理、水热处理(稀盐酸/80℃/24h)的PEEK的EDS图谱；图2(d)示出了本专利技术中经过磺化处理、水热处理(稀氢氧化钠/80℃/24h)的PEEK的EDS图谱；图2(e)示出了本专利技术中经过磺化处理、水热处理(水/120℃/4h的EDS图谱)的PEEK的EDS图谱；图3是本专利技术提供的经磺化、水热去S的PEEK材料与纯PEEK的生物活性对比图，其中，(a)纯PEEK材料浸泡在模拟体液中21天后的SEM图，(b)磺化去S的PEEK材料浸泡在模拟体液中21天后的SEM图；图4(a)示出了大肠杆菌菌液滴涂在纯PEEK上并培养24小时后重新移植至琼脂板培养后的大肠杆菌菌落图；图4(b)示出了大肠杆菌菌液滴涂在磺化、水热去S的PEEK材料上并培养24小时后重新移植至琼脂板培养后的大肠杆菌菌落图；图4(c)示出了金黄色葡萄球菌菌液滴涂在纯PEEK上并培养24小时后重新移植至琼脂板培养后的金黄色葡萄球菌菌落图；图4(d)示出了金黄色葡萄球菌菌液滴涂在磺化、水热去S的PEEK材料上并培养24小时后重新移植至琼脂板培养后的金黄色葡萄球菌菌落图。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术为了解决现有技术中存在的PEEK植入体不具有生物活性的难题，提供一种对PEEK表面进行改性的方法，以填补现有技术的空白。PEEK因其具有与骨近似的弹性模量以及良好的力学性能而成为了一种很有潜力的硬组织替换材料。但是，PEEK本身不具备生物活性，使其应用受到了限制。磺化能使PEEK表面形成三维网络结构而有利于细胞的粘附，但是会同时引入大量的硫元素(S)，对细胞的生长造成不利的影响。本专利技术主要针对去除磺化处理中引入的S。使用水热处理的方法不仅可以保持原有的三维网络结构，而且可以除去网络结构中残存的S，使磺化后的PEEK具有良好的成骨性及抗菌性，使生物惰性的PEEK材料成为一种具有优良综合性能的人工骨替换材料成为可能。本专利技术公开了一种对聚醚醚酮(PEEK)表面进行改性的方法，使用浓硫酸对其进行磺化处理后，经过水热处理，获得去除S元素的具有三维网络结构的PEEK表面改性层。使用浓硫酸对PEEK进行磺化处理，获得具有三维孔道结构的PEEK表面改性层。使用浓硫酸进行磺化处理的浓硫酸为浓度>70％的浓硫酸；使用浓硫酸对PEEK进行磺化处理时，使用的磺化试剂为浓硫酸其浓度可为98％。使用浓硫酸磺化处理PEEK时进行搅拌。磺化过程中使用磁子进行搅拌。磺化处理PEEK的时间为3min～30min。磺化PEEK的表面孔径范围在0.1μm～10μm。使用水热法去除磺化PEEK三维孔道结构中残留的S。磺化后的PEEK使用的水热去S处理的水热介质为水、无机酸、无机碱等介质。磺化后的PEEK使用的水热去S处理的水热介质无机酸及无机碱的为0.2M～9M的稀酸/碱。磺化PEEK使用水热去S的水热处理温度为25℃～200℃。磺化PEEK使用水热去S的水热处理的时间为0h～24h。所述的PEEK为生物医用PEEK材料，尤指抛光的PEEK经无水乙醇以及去离子水清洗去除表面杂质后的PEEK材料。使用浓硫酸磺化处理的PEEK为抛光的PEEK或未抛光的PEEK。所述的生物医用PEEK材料使用无水乙醇以及去离子水清洗去除表面杂质后的PEEK材料。在模拟体液浸泡下可诱发类骨磷灰石在表面的形成和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对聚醚醚酮表面进行改性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：先通过浓硫酸对聚醚醚酮进行磺化处理以使聚醚醚酮表面形成具有三维孔道结构的改性层，磺化处理完毕后取出聚醚醚酮块体材料洗涤后，再对其进行水热处理以去除所述三维孔道结构中残留的硫。

【技术特征摘要】
1.一种对聚醚醚酮表面进行改性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：先通过浓硫酸对聚醚醚酮进行磺化处理以使聚醚醚酮表面形成具有三维孔道结构的改性层，磺化处理完毕后取出聚醚醚酮块体材料洗涤后，再对其进行水热处理以去除所述三维孔道结构中残留的硫，水热处理温度为80℃～200℃，水热处理时间为≤24小时，水热处理的水热介质包括水、无机酸和/或无机碱，改性后的聚醚醚酮材料保持磺化形成的三维孔道结构，同时提高了聚醚醚酮的生物活性和抗菌性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宣勇，欧阳丽萍，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31