一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，通过磺化作用和氧化石墨烯的功能化对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行表面处理以得到包覆氧化石墨烯功能层的表面功能化的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，功能层与基体结合力强，不易脱落，且能有效改变碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面几何结构和表面官能团构成，赋予碳纤维增强聚醚醚酮复合材料全新的表面形貌和表面特性，提升其生物相容性及成骨性，进而提升其在医学材料方面的应用，重要的是本发明专利技术的操作方法简单易行，表面处理条件温和，适于大规模推广及应用，具有较高的医学价值。

A Surface Functionalized Carbon Fiber Reinforced Polyether Ether Ketone Dental Composite and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料及其制备方法
本专利技术涉及医用材料
，特别涉及牙科材料
，更具体的说是涉及一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料及其制备方法。
技术介绍
由于牙齿的不可再生性，一旦损坏只能选择种植体材料进行修补或替代，现有技术中临床上使用的牙种植体材料多为钛金属种植体材料，但是钛金属与骨组织间弹性模量相差悬殊，并且具有金属致敏性，影响正常使用。聚醚醚酮是一类全芳香族半结晶性的热塑性特种工程塑料，其具有优异的耐高温、耐磨损、耐水解、耐化学腐蚀等性能，易于挤出和注射成型，加工性能优异，成型效率较高，使得这类聚合物在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域具有广泛的应用，在牙科领域前景十分广阔，虽然其力学强度较其它高分子材料好，但是为了更好满足很多复杂环境和苛刻条件的实际应用，碳纤维作为一种常用的纤维增强材料，通常被用来对聚醚醚酮聚合物进行增强，得到具有优异力学性能的碳纤维增强型聚醚醚酮复合材料。现有技术中提出了碳纤维增强型聚醚醚酮复合材料作为医疗种植体的技术，由于其弹性模量略高于骨，与骨组织的匹配性更佳，不易造成应力屏蔽。但碳纤维增强型聚醚醚酮复合材料是一种惰性材料，表面活性低，生物结合性能、成骨性能差，难以满足对表面性能有特殊要求的医用牙科植入体领域。故如何提供一种表现活性高、生物结合能力及成骨性能强的碳纤维增强型聚醚醚酮复合材料是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，通过磺化作用和氧化石墨烯的功能化对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行表面处理以得到包覆氧化石墨烯功能层的表面功能化的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，改善其整体性能。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：首先，本专利技术提供了一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，包括碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料和氧化石墨烯层，所述氧化石墨烯层均匀包覆于所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面。优选的，所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料中碳纤维含量为0wt％～60wt％。上述优选技术方案的有益效果是：碳纤维在该含量范围，得到的增强型聚醚醚酮复合材料具有优异的力学性能，其弹性模量略高于骨，与骨组织的匹配性最佳，不易造成应力屏蔽。高于该含量容易对周围骨产生损害。低于该含量料强度不足，力学性能不佳。优选的，所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料为注塑成型，成型温度350±40℃。上述优选技术方案的有益效果是：温度过高一方面影响表观形态，高温下产生气体，塑件产生气泡，飞边，焦化等；另一方面，影响力学性能，高温使塑件弹性模量变小，塑件变脆；温度过低则塑件表面产生缺陷，凹坑，裂缝，影响性能。优选的，所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料中的聚醚醚酮的聚合物颗粒粒径为10～100μm。上述优选技术方案的有益效果是：该粒径范围内的聚合物颗粒有利于注塑成型，且产品成本低，工作效率高。本专利技术还提供了一种如上所述的表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)对碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面进行打磨，然后清洗烘干；(2)将所述步骤(1)处理后的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料置于硫酸溶液中浸泡一段时间后取出并用去离子水冲洗，之后浸入去离子水中保存；(3)取出所述步骤(2)处理后的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料并烘干，然后置于氧化石墨烯溶液中浸泡10～15min，然后取出并置于60～120℃烘干箱中烘干，重复在氧化石墨烯溶液中浸泡和烘干操作2～5次，最后烘干即得表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料。优选的，所述步骤(1)中采用砂纸进行打磨，具体打磨顺序为：120目砂纸打磨、600目砂纸打磨、2000目砂纸打磨、3000目砂纸打磨，每次打磨的标准为打磨至平整圆滑，不得出现划痕、凹陷等。优选的，所述步骤(1)中的清洗为依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗，且各清洗15～30min。上述优选技术方案的有益效果是：采用不同功能的溶剂依次清洗可完全去除碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面污染物及残留的有机溶液。优选的，所述步骤(2)中的硫酸溶液的质量分数为50％～98％，且浸泡时间为2～30min。上述优选技术方案的有益效果是：该范围内的硫酸浓度能有效有效改变碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面几何结构，增加其表面孔隙，赋予其全新的表面形貌，过低浓度表面形貌改善效果不理想。优选的，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.1wt％～5.0wt％。上述优选技术方案的有益效果是：使用该浓度范围石墨烯溶液，石墨烯能与基体紧密结合，不易脱落，有效改变碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面官能团构成，赋予其全新的表面特性，提升其生物相容性及成骨性。优选的，所述氧化石墨烯为单层、多层氧化石墨烯中的一种或混合物。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，通过磺化作用和氧化石墨烯的功能化对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料进行表面处理以得到包覆氧化石墨烯功能层的表面功能化的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，功能层与基体结合力强，不易脱落，且能有效改变碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的表面几何结构和表面官能团构成，赋予碳纤维增强聚醚醚酮复合材料全新的表面形貌和表面特性，提升其生物相容性及成骨性，进而提升其在医学材料方面的应用，重要的是本专利技术的操作方法简单易行，表面处理条件温和，适于大规模推广及应用，具有较高的医学价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本专利技术对比例1的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面结构图；图2附图为本专利技术磺化处理后碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料的表面结构图；图3附图为本专利技术经氧化石墨烯表面功能化处理后的碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料的表面结构图；具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料的制备方法具体包括以下步骤：(1)在360℃下注塑成型含碳纤维20wt％的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料，之后依次使用120目、600目、2000目、3000目砂纸打磨表面，然后依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗，且各清洗15min清洗，之后置于60℃烘干箱中烘干；(2)将步骤(1)处理后的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料置于质量分数80％的硫酸溶液中浸泡10min后取出并用去离子水冲洗，之后浸入去离子水中浸泡10min；(3)取出步骤(2)处理后的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料并于60℃烘箱干燥12h，然后置于1wt％的氧化石墨烯溶液中浸泡10min，然后取出并置于100℃烘干箱中烘干，重复在氧化石墨烯溶液中浸泡和烘干操作4次，最后烘干即得表面功能化碳纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，其特征在于，包括碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料和氧化石墨烯层，所述氧化石墨烯层均匀包覆于所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面。

【技术特征摘要】
1.一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，其特征在于，包括碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料和氧化石墨烯层，所述氧化石墨烯层均匀包覆于所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面。2.根据权利要求1所述的一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，其特征在于，所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料中碳纤维含量为0wt％～60wt％。3.根据权利要求2所述的一种表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料，其特征在于，所述碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料为注塑成型，成型温度350±40℃。4.一种如权利要求1～3任一项所述的表面功能化碳纤维增强聚醚醚酮牙科复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料表面进行打磨，然后清洗烘干；(2)将所述步骤(1)处理后的碳纤维增强聚醚醚酮成型复合材料置于硫酸溶液中浸泡一段时间后取出并用去离子水冲洗，之后浸入去离子水中保存；(3)取出所述步骤(2)处理后的碳纤维增强聚醚醚酮成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英，马婧，
申请(专利权)人：山西医科大学第一医院，
类型：发明
国别省市：山西,14