一种医疗级改性聚醚醚酮及制备方法技术

本发明专利技术公开一种医疗级改性聚醚醚酮，同时还提供了其制备方法，采用“先溶液分散，再研磨分散，再高速分散，后注射共混”的工艺。通过分散液均匀分纳米材料和聚醚醚酮得到共混物，烘干后经研磨设备研磨分散，再与其余聚醚醚酮通过高速搅拌机混合均匀，即可进行挤出加工，得到新型聚醚醚酮复合材料的塑料颗粒。该复合材料具有优良的力学性能和生物学性能，其力学强度超过纯聚醚醚酮的2倍，也可应用于航空航天材料和生物工程材料相关的领域。

【技术实现步骤摘要】
一种医疗级改性聚醚醚酮及制备方法
：本专利技术公开一种医疗级改性聚醚醚酮，同时还提供了其制备方法，适合医用领域中使用的改性聚醚醚酮复合材料，属于高分子材料

技术介绍
目前广泛应用于临床的钛及钛合金金属具有极好的机械强度，但是其加工困难，而且与有机体的亲和性、生物相容性较差。陶瓷基骨植入材料的力学强度远远高过骨组织，将其植入体内后容易发生应力遮挡，进而引起骨吸收、骨萎缩，并进一步导致植入体松动引起一系列并发症。传统高分子材料像PMMA、HDPE、PLA等，其力学强度远低于骨骼的强度，达不到植入要求。聚醚醚酮（PEEK）是一种全芳香半结晶高聚物，机械性能良好，且具有优异的耐辐射性、绝缘性等特点，在许多特殊领域可替代金属、陶瓷等传统材料，减轻重量且不影响使用性能。在医疗器械领域，PEEK在脊柱手术、外伤和骨科类医疗产品的临床应用越来越广泛。与其他植入材料相比，PEEK具有较好的生物相容性以及可调的力学性能，用PEEK制造的人工骨的弹性模量与骨组织相匹配，且其具有高强度、耐溶剂性及经反复灭菌而机械强度不退化，因此PEEK具有明显的优势，更适合进行长期体内植入。但PEEK作为生物惰性材料，其缺乏生物活性，应用于骨修复、骨整合时与活体组织之间不能形成稳定的界面，难以与人体骨骼形成骨融合，使得PEEK在医用领域中的使用极大的受到限制。
技术实现思路
：针对这一不足，本专利开发了医疗级的PEEK复合材料的制备方法，以提高PEEK的骨整合性能。即用独特的工艺将纳米材料与PEEK复合，可显著提高PEEK的生物活性，并保证足够的强度和良好的生物相容性，具有较高的临床使用价值和广阔的市场前景。本专利技术要解决的技术问题在于提供一种医疗级改性聚醚醚酮的制备方法。本专利技术提供了纳米材料、耐高温偶联剂与聚醚醚酮复合得到的复合材料。本专利技术还提供了上述技术方案所述的复合材料的制备方法，包括复合材料的配方及复合材料的制备工艺。包括如下步骤：1.将偶联剂、纳米材料按照质量比为:（0.01~0.1）：1的比例称取，置于乙醇和水的混合溶液中高速剪切分散，其中，乙醇和水的体积比为1：9~9:1，剪切分散速度为400~1200r/min，分散1~9小时后加入聚醚醚酮粉末，其中，聚醚醚酮粉末与纳米材料的质量比为1~3:1，继续分散1~5个小时后过滤，将得到的预混物置于150℃~160℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为8~24h；2.将得到的预混物添加到研磨设备中进行研磨分散，研磨速度为800~2000r/min，研磨时间为5min~20min；3.将研磨得到的共混物与剩余聚醚醚酮粉料置于高速搅拌机中共混，搅拌时间为5min~20min，搅拌速率为800~1500r/min；4.将上述步骤的共混物置于挤出机中进行挤出，挤出设备为双螺杆挤出机，挤出温度为330~420℃，冷却方式采用风冷，切粒后得到产品。优选的，所述加入的耐高温偶联剂为γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种混合物。优选的，所述加入的纳米材料为羟基磷灰石（HA）、纳米氟磷灰石、纳米二氧化钛中的一种或几种混合物。优选的，所述加入的耐高温偶联剂与纳米材料的质量比为0.1:10~0.6:10。优选的，所述加入的纳米材料与聚醚醚酮的质量比为1:9~5:5。优选的，所述加入的聚醚醚酮状态为粉状，耐高温偶联剂为粉状，无机颜料为液态、纳米材料为粉状。专利技术的积极效果在于：提供了一种纳米材料/聚醚醚酮复合材料的其制备方法和应用。即：采用“先溶液分散，再研磨分散，再高速分散，后注射共混”的工艺。通过分散液均匀分纳米材料和聚醚醚酮得到共混物，烘干后经研磨设备研磨分散，再与其余聚醚醚酮通过高速搅拌机混合均匀，即可进行挤出加工，得到新型聚醚醚酮复合材料的塑料颗粒。该复合材料具有优良的力学性能和生物学性能，其力学强度超过纯聚醚醚酮的2倍，也可应用于航空航天材料和生物工程材料相关的领域。该复合材料具有良好的生物相容性和生物活性，与骨组织有较匹配的力学相容性，能够刺激骨生长，加速骨愈合，减少骨植入材料后创伤的愈合时间。由该复合材料制备的骨修复体的强度、韧性、模量等性能与人骨相匹配，且耐腐蚀性能好，使用寿命长，完全能够满足临床对于骨修复的需要。具体实施方式通过以下实施例进一步举例描述本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术，在不背离本专利技术的技术解决方案的前提下，对本专利技术所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本专利技术的权利要求范围之内。实施例11.称取γ-氯丙基三乙氧基硅烷16g，纳米氟磷灰石400g，将其置于10L乙醇和水的混合溶液中高速剪切分散，其中乙醇和水的体积比为1：9，剪切分散速度为600r/min，分散7小时后加入600g聚醚醚酮粉末，继续分散1个小时后过滤，将得到的共混物置于160℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为18h；2.将得到的预混物添加到研磨设备中，研磨速度为1500r/min，研磨时间为15min；3.将研磨得到的共混物与剩余聚醚醚酮粉料（即1Kg）置于高速搅拌机中共混，搅拌时间为15min，搅拌速率为1200r/min；4.将上述步骤的共混物置于挤出机中进行挤出，挤出设备为双螺杆挤出机，挤出温度为330℃，冷却方式采用风冷，切粒后得到产品。拉伸强度达到121Mpa，弯曲强度为169Mpa，断裂伸长率为33%，弯曲模量为3517Mpa，缺口冲击强度为7kJ/m2。实施例2：1.称取γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷12g，纳米羟基磷灰石600g，将其置于10L乙醇和水的混合溶液中高速剪切分散，其中乙醇和水的体积比为2：8，剪切分散速度为800r/min，分散6小时后加入600g聚醚醚酮粉末，继续分散2个小时后过滤，将得到的共混物置于160℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为16h；2.将得到的预混物添加到研磨设备中，研磨速度为800r/min，研磨时间为15min；3.将研磨得到的共混物与剩余聚醚醚酮粉料（即800g）置于高速搅拌机中共混，搅拌时间为15min，搅拌速率为1200r/min；4.将上述步骤的共混物置于挤出机中进行挤出，挤出设备为双螺杆挤出机，挤出温度为370℃，冷却方式采用风冷，切粒后得到产品。拉伸强度达到146Mpa，弯曲强度为182Mpa，断裂伸长率为29%，弯曲模量为3000Mpa，缺口冲击强度为6.9kJ/m2。实施例3：1.称取γ-氯丙基三乙氧基硅烷3g，纳米二氧化钛300g，将其置于10L乙醇和水的混合溶液中高速剪切分散，其中乙醇和水的体积比为4：6，剪切分散速度为400r/min，分散9小时后加入800g聚醚醚酮粉末，继续分散3个小时后过滤，将得到的共混物置于160℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为18h；2.将得到的预混物添加到研磨设备中，研磨速度为1200r/min，研磨时间为15min；3.将研磨得到的共混物与剩余聚醚醚酮粉料（即900g）置于高速搅拌机中共混，搅拌时间为15min，搅拌速率为1200r/min；4.将上述步骤的共混物置于挤出机中进行挤出，挤出设备为双螺杆挤出机，挤出温度为360℃，冷却方式采用风冷，切粒后得到产品。拉伸强度达到152Mpa，弯曲强度为189Mpa，断裂伸长率为27%，弯曲模量为3127本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医疗级改性聚醚醚酮的制备方法，包括如下步骤：1）将偶联剂、纳米材料按照质量比为: 0.01~0.1：1的比例称取，置于乙醇和水的混合溶液中高速剪切分散，其中，乙醇和水的体积比为1：9~9:1，剪切分散速度为400~1200r/min，分散1~9小时后加入聚醚醚酮粉末，其中，聚醚醚酮粉末与纳米材料的质量比为1~3:1，继续分散1~5个小时后过滤，将得到的预混物置于150℃~160℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为8~24h；2）将得到的预混物添加到研磨设备中进行研磨分散，研磨速度为800~2000r/min，研磨时间为5min~20min；3）将研磨得到的共混物与剩余聚醚醚酮粉料置于高速搅拌机中共混，搅拌时间为5min~20min，搅拌速率为800~1500r/min；4）将上述步骤的共混物置于挤出机中进行挤出，挤出设备为双螺杆挤出机，挤出温度为330~420℃，冷却方式采用风冷，切粒后得到产品。

【技术特征摘要】
1.一种医疗级改性聚醚醚酮的制备方法，包括如下步骤：1）将偶联剂、纳米材料按照质量比为:0.01~0.1：1的比例称取，置于乙醇和水的混合溶液中高速剪切分散，其中，乙醇和水的体积比为1：9~9:1，剪切分散速度为400~1200r/min，分散1~9小时后加入聚醚醚酮粉末，其中，聚醚醚酮粉末与纳米材料的质量比为1~3:1，继续分散1~5个小时后过滤，将得到的预混物置于150℃~160℃的烘箱中进行烘干，烘干时间为8~24h；2）将得到的预混物添加到研磨设备中进行研磨分散，研磨速度为800~2000r/min，研磨时间为5min~20min；3）将研磨得到的共混物与剩余聚醚醚酮粉料置于高速搅拌机中共混，搅拌时间为5min~20min，搅拌速率为800~1500r/min；4）将...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢怀杰，曹建伟，童艳玲，
申请(专利权)人：吉林省中研高性能工程塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22