一种聚己内酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚己内酯复合材料及其制备方法。所述聚己内酯复合材料包括下列组分：聚己内酯、填料、改性染料和交联剂，所述聚己内酯的重量份数为80

【技术实现步骤摘要】
一种聚己内酯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种聚己内酯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]形状记忆材料也被称智能材料在生物医学领域已被广泛应用，如手术缝合线、组织工程支架、矫形外科、骨科等。众多形状记忆材料中聚己内酯(PCL)不仅加工性能、降解性能及韧性好，在药物通透性和生产成本等其它方面也具有优势，在医用市场方面是不可多得的全能型材料。但PCL的机械性能、耐热稳定性、亲水性、透气性差，在很大程度上限制了其应用，需要通过添加填料或者改性等方式去完善自身性能，使其更加符合未来市场需求。此外，将PCL单独用作形状记忆材料还是降解材料其效果均欠佳，且价格也较高。因此，如何在保证材料形状记忆性能、生物降解性能及生物相容性的前提下解决PCL熔体强度不高，熔点以上较粘的问题非常具有研究意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，为了克服现有技术中聚己内酯熔体强度不高、熔点以上较粘的问题，提供一种聚己内酯复合材料及其制备方法。本专利技术提供的聚己内酯复合材料，机械性能高，降解速度快，熔点以上粘度较低，能够填补形状记忆聚合物在复合材料及医用、生物领域的应用。
[0004]将PCL单独用作形状记忆材料或降解材料其效果均欠佳，且价格也较高，可溶性淀粉、甲壳素、木质素、纤维素、碳酸钙粉末、羟基磷酸钙、石墨烯等填料的加入不仅降低成本还解决了PCL熔点以上较粘的问题。填料的加入能提高整个材料的强度和硬度，对PCL有增强作用进而使得整体复合材料的力学性能得到显著改善。改性染料可提高填料与PCL的相融性，降低粘度，增加与基材表面的附着力，提高强度，在PCL中起活性剂、偶联剂、交联剂、补强剂的作用。另一方面改性染料的添加可修饰PCL色彩，无论是单一使用染料还是混合不同比例使用均可调和色彩。以上所述复合材料综合了多种单一材料的本身优异的性质，取长补短，达到性能上的互补，弥补单一材料在使用中的缺陷，使得PCL的使用范围得以扩大。
[0005]本专利技术中，聚己内酯均指未封端聚己内酯，即末端带有羧基和羟基的PCL。
[0006]本专利技术提供了一种聚己内酯复合材料，其包括下列组分：聚己内酯、填料、改性染料和交联剂，所述聚己内酯的重量份数为80
‑
120份，所述填料的重量份数为0.5
‑
10份，所述改性染料的重量份数为0.5
‑
3份，所述交联剂的重量份数为0.1
‑
4份。
[0007]所述聚己内酯复合材料优选由辐射交联法制备。
[0008]所述聚己内酯复合材料优选由聚己内酯、填料、改性染料和交联剂组成，所述聚己内酯的重量份数为80
‑
120份，所述填料的重量份数为0.5
‑
10份，所述改性染料的重量份数为0.5
‑
3份，所述交联剂的重量份数为0.1
‑
4份。
[0009]所述聚己内酯一般是完全可降解高分子，喜厌氧微生物均可以分解，其本身没有毒性，降解后的产物也无毒。所述聚己内酯的数均分子量优选为50000
‑
80000。所述聚己内
酯的重量份数优选为92
‑
110份，例如93份、95份、97份或100份。
[0010]所述填料一般为可降解或易降解填料，优选为可溶性淀粉、甲壳素、木质素、纤维素、碳酸钙、石墨烯和羟基磷酸钙中的一种或多种；更优选为可溶性淀粉、碳酸钙和羟基磷酸钙中的一种或多种。所述碳酸钙优选以颗粒形式加入。所述填料的重量份数优选为4.8
‑
10份，例如5份。若同时含有两种以上的填料，则不同填料的重量份数优选相同。
[0011]所述交联剂可为本领域常规的多官能性单体，优选为三甲基丙烯酸三羧甲基丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、双甲基丙烯酸乙二酯、季戊四醇三丙烯酸酯和丁二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；更优选为三甲基丙烯酸三羧甲基丙酯、异氰尿酸三烯丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。所述交联剂的重量份数优选为1
‑
3份，例如2份。
[0012]所述改性染料的耐热性和耐化学性优异、着色稳定，可选择本领域常用的染料采用本专利技术中的方法进行改性得到，优选为改性钴蓝、改性钴绿和改性铁红中的一种或多种。所述改性染料的重量份数优选为1
‑
3份，例如1.5份。若同时含有两种以上的改性染料，则不同改性染料的重量份数优选相同。
[0013]所述改性染料的制备方法包括如下步骤：在有机溶剂中，将染料与硅烷偶联剂混合搅拌即可。
[0014]所述改性染料的制备方法优选包括如下步骤：将染料与有机溶剂混合，并在200
‑
400rmp的转速下搅拌20
‑
30min，再与硅烷偶联剂混合搅拌。
[0015]所述改性染料的制备方法更优选包括如下步骤：将染料与有机溶剂混合，并在300rmp的转速下搅拌20min，再与硅烷偶联剂混合搅拌24h。
[0016]所述改性染料的制备方法中，所述有机溶剂可为本领域常规的有机溶剂，优选丙酮。所述有机溶剂的用量一般为可使反应正常进行即可，优选为每5
‑
10g染料需70
‑
120mL有机溶剂，更优选为每5
‑
10g染料需100mL有机溶剂。
[0017]所述染料优选为钴蓝、钴绿和铁红中的一种或多种。
[0018]所述改性染料的制备方法中，所述硅烷偶联剂可为γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)和γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)中的一种。所述硅烷偶联剂的用量优选为2％
‑
5％，所述百分比是硅烷偶联剂相对于染料用量的质量百分数。
[0019]所述改性染料的制备方法还优选包括如下后处理步骤：离心，固体干燥即可。
[0020]所述离心的次数优选3
‑
6次。所述离心采用的转速优选6000
‑
10000rmp。
[0021]所述干燥的温度优选为50
‑
70℃，更优选为60℃。所述干燥的时间优选为8h以上，更优选为12h。所述干燥完成的评价指标是3次称量改性染料的质量无明显变化。
[0022]所述改性染料的制备方法可通过红外光谱测试进行监测，改性后的染料在1750cm
‑1波数处出现新的吸收峰，是硅烷偶联剂的羰基特征伸缩振动吸收峰，说明染料被成功修饰上了碳碳双键，而未改性的染料中没有明显的硅烷偶联剂的特征吸收峰。
[0023]本专利技术一优选实施方式中，所述聚己内酯复合材料包括下列组分：聚己内酯、填料、改性染料和交联剂，所述聚己内酯的重量份数为92
‑
110份，所述填料的重量份数为4.8
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚己内酯复合材料，其特征在于，其包括下列组分：聚己内酯、填料、改性染料和交联剂，所述聚己内酯的重量份数为80
‑
120份，所述填料的重量份数为0.5
‑
10份，所述改性染料的重量份数为0.5
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3份，所述交联剂的重量份数为0.1
‑
4份。2.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，其由辐射交联法制备。3.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述组分由聚己内酯、填料、改性染料和交联剂组成，所述聚己内酯的重量份数为80
‑
120份，所述填料的重量份数为0.5
‑
10份，所述改性染料的重量份数为0.5
‑
3份，所述交联剂的重量份数为0.1
‑
4份。4.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述聚己内酯的重量份数为92
‑
110份，例如93份、95份、97份或100份；和/或，所述填料的重量份数为4.8
‑
10份，例如5份；若同时含有两种以上的填料，则不同填料的重量份数优选相同；和/或，所述改性染料的重量份数为1
‑
3份，例如1.5份；若同时含有两种以上的改性染料，则不同改性染料的重量份数优选相同；和/或，所述交联剂的重量份数为1
‑
3份，例如2份。5.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述聚己内酯的数均分子量为50000
‑
80000；和/或，所述填料为可溶性淀粉、甲壳素、木质素、纤维素、碳酸钙、石墨烯和羟基磷酸钙中的一种或多种；优选为可溶性淀粉、碳酸钙和羟基磷酸钙中的一种或多种；所述碳酸钙优选以颗粒形式加入；和/或，所述改性染料为改性钴蓝、改性钴绿和改性铁红中的一种或多种；和/或，所述交联剂为三甲基丙烯酸三羧甲基丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、双甲基丙烯酸乙二酯、季戊四醇三丙烯酸酯和丁二醇二甲基丙烯酸酯中的一种或多种；优选为三甲基丙烯酸三羧甲基丙酯、异氰尿酸三烯丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或多种。6.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述改性染料的制备方法包括如下步骤：在有机溶剂中，将染料与硅烷偶联剂混合搅拌即可；所述的制备方法优选包括如下步骤：将染料与有机溶剂混合，并在200
‑
400rmp的转速下搅拌20
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30min，再与硅烷偶联剂混合搅拌；所述的制备方法更优选包括如下步骤：将染料与有机溶剂混合，并在300rmp的转速下搅拌20min，再与硅烷偶联剂混合搅拌24h。7.如权利要求6所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮；所述有机溶剂的用量优选为每5
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10g染料需70
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120mL有机溶剂，更优选为每5
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10g染料需100mL有机溶剂；和/或，所述染料为钴蓝、钴绿和铁红中的一种或多种；和/或，所述硅烷偶联剂为γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和γ
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巯丙基三乙氧基硅烷中的一种；所述硅烷偶联剂的用量优选为2％
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5％，所述百分比是硅烷偶联剂相对于染料用量的质量百分数。8.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述改性染料的制备方法还包括如下步骤：离心，固体干燥即可。
9.如权利要求8所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，所述离心的次数为3
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6次；和/或，所述离心采用的转速为6000
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10000rmp；和/或，所述干燥的温度为50
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70℃，优选为60℃；和/或，所述干燥的时间为8h以上，优选为12h。10.如权利要求1所述的聚己内酯复合材料，其特征在于，其包括下列组分：聚己内酯、填料、改性染料和交联剂，所述聚己内酯的重量份数为92
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁曼丽，何伟荣，王谋华，张文礼，吴国忠，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：