改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料及其制备方法技术

一种改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料，其特征在于，包含改性甲壳素纤维和聚乳酸，改性甲壳素纤维的重量百分比为４０－７０％，余量为高分子量聚乳酸，其中：改性甲壳素为酰化改性甲壳素，聚乳酸为高分子量聚乳酸，分子量在４０万以上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种医用高分子材料及其制备方法，特别是一种。属于复合材料领域。
技术介绍
目前在临床应用的骨修复材料(如骨折的内固定材料)多采用不锈钢、钛及其合金材料。这些金属材料由于在骨折愈合后需再次手术取出，使患者遭受二次手术的痛苦，同时其高刚性将阻碍骨折部位周围骨痂的快速形成，破坏了骨骼愈合过程中应该承受的正常应力环境，最终导致骨骼结构的机械性能下降。事实上，基于骨骼的自愈合能力，断裂骨骼愈合过程中仅需要暂时的帮助。因此可吸收性生物材料由于避免了病人再次手术，且可消除金属物带来的不利影响而显示出其特有的优越性。聚乳酸是重要的一类生物可降解聚酯，具有适宜的生物可降解特性，良好的生物相容性和可加工性及优良的初始力学强度，目前生物可降解聚乳酸骨科材料已在临床得以应用。经文献检索发现，中国“高分子量聚乳酸制备生物可降解骨折内固定物的方法”，申请号00134147.2，公开号CN 1357390A，该专利使用L-丙交酯与D，L-丙交酯共聚形成的高分子量聚乳酸来制备生物可降解骨折内固定物；中国专利“可吸收的骨折内固定材料及制备方法”，申请号02113025.6公开号CN 1381278A，该专利制备生物可吸收骨折内固定材料的方法是将聚乳酸、磷酸三钙、羟基磷灰石混合经热模压或热挤出成型。但是，文献报道的性能数据表明，普通可吸收性材料聚乳酸具有初始强度低、韧性差的局限性，而聚乙交酯(PGA)、聚L-丙交酯(PLLA)及PGA/PLA共聚物形成的自增强的生物降解性复合材料用作骨折内固定材料虽已达到相当高的初始强度，但在随后的体外、体内降解性实验中发现，这些材料均降解过快，仅能满足少数非受力、且愈合较快的松质骨骨折的内固定。因此，解决强度衰减与并发症发生率等问题的根本途径是开发一种比PGA或PLA更具疏水性、降解速度更慢的可吸收性材料。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的上述不足和缺陷，提供一种，使其比现有骨折内固定可吸收性生物材料更具疏水性、降解速度更慢，强度保持性更好，可更好地满足骨折内固定材料的使用要求。甲壳素纤维已被证实在体内具有良好的生物相容性，经酰化改性后其分子链结构更具疏水性，分子内、分子间氢键密度降低，同时分子链上又不乏具有反应活性的官能团。甲壳素纤维与聚乳酸类有机高分子具有不同的水解机理，所有这些特性决定了甲壳素纤维有望与聚乳酸复合后可得到良好界面结合的，而更具疏水性，降解速率更慢，强度保持性更好，作为骨折内固定材料使用更佳。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料包含改性甲壳素纤维和聚乳酸，其中改性甲壳素纤维的重量百分比为40-70％，余量为高分子量聚乳酸，其中改性甲壳素为酰化改性甲壳素，即在高氯酸或甲磺酸体系中制备得到的甲壳素的脂肪族酰化衍生物，如甲酰化、乙酰化、甲酰/乙酰化、丙酰化、丁酰化、己酰化、十二烷酰化等，及苯甲酰化、对苯甲酰化衍生物中的一种，聚乳酸为高分子量聚乳酸，分子量在40万以上。本专利技术改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料的制备方法如下将由湿法纺丝成型工艺制备得到的酰化改性甲壳素纤维通过含有聚乳酸胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，而后将干燥、适当剪裁后的预浸料片在一定温度和压力条件下模压成型。以下对本专利技术作进一步的说明，具体步骤如下(1)预浸料的制备。用二氯甲烷或二氯乙烷溶解聚乳酸，配制成含固量在15-30％重量百分比的胶液，将酰化改性甲壳素纤维通过含有上述胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，干燥得预浸料。所述的湿法纺丝成型工艺制备得到酰化改性甲壳素纤维，即通过将由N，N-二甲基乙酰胺/氯化锂混合溶剂配制的纺丝液在浆料罐中真空脱泡、氮气加压、过滤、计量、挤出喷丝帽、进入凝固浴凝固、牵伸、水浴热定型、卷取和后处理的成型工艺过程制备而得。(2)复合材料的成型。将预浸料按模具尺寸和设计的铺层方向进行适当剪裁，然后按照0°/+45°/-45°/0°铺层顺序，将剪裁好的预浸料片在170-180℃和2-3MPa的温度和压力的条件下模压成型。本专利技术具有实质性特点和显著进步，本专利技术具备以下优点和积极作用1.酰化改性可有效地改善甲壳素衍生物的溶解性和熔融性，这种性能的改善为制备高强度甲壳素纤维及扩大甲壳素的应用范围提供了可能。2.复合材料界面结合好，生物相容性好。3.复合材料更具疏水性，降解速率更慢，强度保持性更好，可更好地满足骨折内固定材料的使用要求。4.复合材料可降低并发症的发生率。具体实施例方式结合本专利技术的内容提供以下实施例实施例1将充分干燥的氯化锂按10％(重量百分比，以下同)加入到N，N-二甲基乙酰胺溶液中，搅拌使其溶解，然后边搅拌边加入占溶解体系10％的甲酰/乙酰化甲壳素粉末，充分搅拌，使其溶解，待其充分溶解目视观察基本无不溶物后，静置。将配制的纺丝液在浆料罐中真空脱泡、氮气加压、过滤、计量、挤出喷丝帽、进入凝固浴凝固、牵伸、水浴热定型、卷取、后处理，制得甲酰/乙酰化甲壳素纤维。新型改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料的制备是经过预浸料的制备和复合材料的成型两个步骤完成的。(1)用二氯甲烷或二氯乙烷溶解聚乳酸，配制成含固量在20％重量百分比的胶液，将甲酰/乙酰化甲壳素纤维通过含有上述胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，干燥得预浸料。(2)将含胶量为40％的预浸料按模具尺寸和设计的铺层方向进行适当剪裁，然后按照0°/+45°/-45°/0°铺层顺序，将剪裁好的预浸料片在170℃和3MPa的条件下模压成型。实施例2将充分干燥的氯化锂按10％加入到N，N-二甲基乙酰胺溶液中，搅拌使其溶解，然后边搅拌边加入占溶解体系10％的丙酰化甲壳素粉末，充分搅拌，使其溶解，待其充分溶解目视观察基本无不溶物后，静置。将配制的纺丝液在浆料罐中真空脱泡、氮气加压、过滤、计量、挤出喷丝帽、进入凝固浴凝固、牵伸、水浴热定型、卷取、后处理，制得丙酰化甲壳素纤维。新型改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料的制备是经过预浸料的制备和复合材料的成型两个步骤完成的。(1)用二氯甲烷或二氯乙烷溶解聚乳酸，配制成含固量在30％(重量百分比)的胶液，将丙酰化甲壳素纤维通过含有上述胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，干燥得预浸料。(2)将含胶量为60％的预浸料按模具尺寸和设计的铺层方向进行适当剪裁，然后按照0°/+45°/-45°/0°铺层顺序，将剪裁好的预浸料片在160℃和2.5MPa的条件下模压成型。实施例3将充分干燥的氯化锂按10％的重量浓度比加入到N，N-二甲基乙酰胺溶液中，搅拌使其溶解，然后边搅拌边加入占溶解体系10％重量份的丁酰化甲壳素粉末，充分搅拌，使其溶解，待其充分溶解目视观察基本无不溶物后，静置。将配制的纺丝液在浆料罐中真空脱泡、氮气加压、过滤、计量、挤出喷丝帽、进入凝固浴凝固、牵伸、水浴热定型、卷取、后处理，制得丁酰化甲壳素纤维。新型改性甲壳素纤维增强聚乳酸复合材料的制备是经过预浸料的制备和复合材料的成型两个步骤完成的。(1)用二氯甲烷或二氯乙烷溶解聚乳酸，配制成含固量在15％(重量百分比)的胶液，将丁酰化甲壳素纤维通过含有上述胶液的浸胶槽，用缠绕机缠绕成无纬预浸布，干燥得预浸料。(2)将含胶量为30％的预浸料按模具尺寸和设计的铺层方向进行适当剪裁，然后按照0°/+45本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙康，吴人洁，陈长春，方笑梅，乔秀颖，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：