基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法技术

本发明专利技术提供一种基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法，该方法通过对PLA/PBSA配比改进以适应微型注塑加工工艺，使得PBSA在制品内部形成纤维状结构，提高了与PLA之间的相容性、界面结合性，并赋予了微型制品理想的力学性能；此外，还将微型注塑成型加工工艺与退火工艺步骤相结合，对于制备所得PLA/PBSA微型制品在断裂伸长率等性能上取得了预想不到的显著进步。了预想不到的显著进步。了预想不到的显著进步。

【技术实现步骤摘要】
基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法


[0001]本专利技术属于生物医用聚合物材料的注塑加工
，涉及一种基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法，尤其涉及针对制备可植入人体内的PLA/PBSA微型骨钉。

技术介绍

[0002]随着医疗技术的进步，微型医用器件在人体内的应用逐渐变得广泛。医用骨螺钉、血管支架等具有高精度的手术配件已经必不可少。这些器件由于要植入人体，因此对其生物相容性、韧性等要求较高，目前广泛应用的材料主要基于钛合金，但是这类材料价格昂贵，往往使得消费者难以承受，另外其往往存在术后问题，例如应用于治疗骨折的钛合金骨板和骨钉，在患者恢复后需要二次手术将其取出，这无疑会给患者带来二次伤害。因此发展可生物降解的生物医用体内固定材料就显得尤为重要。聚乳酸(PLA)是一种可生物降解的生物医用材料，其强度模量较高，与人体相容性好，在某些医用领域已经得到一定应用，但是其性脆的特点也限制其在某些尖端医用领域的广泛应用。聚乳酸的增韧改性研究受到越来越多的科研工作者的关注，一般提高PLA韧性的方法主要包括添加小分子增塑剂、共聚改性、物理共混，但这些方法涉及的中间体往往在人体难以降解，有些甚至对人体有害。此外，这类医用器件通常是通过溶液浇筑的方式完成，溶剂残留、脱模过程中制品的变形以及极低的生产效率，都极大限制了PLA在植入人体器件方面的应用。
[0003]为了解决上述技术问题，现在的研究方向主要是通过对聚乳酸共混交联或共聚的技术手段改善聚乳酸的性脆等缺点。例如，美国专利文献US20070129784描述了由形状记忆聚合物制成的支架，其中的材料包括交联高分子。然而，此类支架的机械性能很差，诸如弹性模量只有0.5
‑
50MPa，根本不能满足做血管支架的要求。近年，长春圣博玛生物材料有限公司研制开发出了具有自主知识产权的以低聚乳酸接枝改性的羟基磷灰石与聚乳酸共混的医用生物可降解复合材料，这种医用可降解新材料解决了单纯聚乳酸韧性差、易脆性断裂等问题，在承重大骨、额面骨用的骨钉和骨板上使用更具优势。但是，该技术涉及的羟基磷灰石制备工艺相对较复杂，其中涉及PLA分子链接枝羟基磷灰石，成本较高。因此，鉴于成本、制备工艺复杂等因素，上述的现有技术虽然具备良好的效果，但普遍存在难以推广应用，目前医学领域金属类材料仍占据主导地位。
[0004]聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)具有良好的生物降解性能，同时主链中大量的甲基结构又使其具有与通用聚乙烯(PE)材料相近的力学性能，适合于吹塑薄膜与中空容器、挤出加工片材、纺丝、注塑等多种加工工艺，是目前降解塑料中加工性能较好的材料。然而通常PBSA的相对分子质量低、加工温度较低、黏度低，所得材料的力学性能并不能与PE相比，需要进行共混改性。将PLA与PBSA进行熔融共混复合制备PLA/PBSA共混物是较为常见的制备工艺，另一方面由传统注塑工艺所得的PLA/PBSA拉伸样品存在断裂伸长率等力学性能较低等缺点，因而难以通过传统注塑制备高性能的微型医用器件。
[0005]随着技术的进步和生产工艺的优化，微型注塑成型技术的应用范围不断扩大。与
传统注塑相比，微型注塑加工通常在极端的条件下进行，如显著减小的微型模腔和流道尺寸、高剪切速率、高温度梯度、高注射压力、高注射速率等，这就为聚合物材料在微型注塑过程中形成高度取向的结构，实现微型制品和器件的高性能化创造了条件。因此，可以预见，微型加工条件下的聚合物及其复合材料具有与传统加工不同的结构与性能(蒋芝，陈英红，刘卓，微型注塑加工条件下聚甲醛/尼龙11/碳纳米管复合材料的结晶形貌及充填行为，高分子材料科学与工程，2014，30(9))。
[0006]因此，若能利用微型注塑加工技术制备PLA基微型医用器件，加工工艺简单、成本低，所制备的PLA基微型医用器件产品性能优异，将极大地有利于PLA基微型医用器件的使用和推广。

技术实现思路

[0007]为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法，通过对PLA/PBSA配比改进以适应微型注塑加工工艺，使得PBSA在制品内部形成纤维状结构，提高了与PLA之间的相容性、界面结合性，并赋予了微型制品理想的力学性能；此外，此外，还将微型注塑成型加工工艺与退火工艺步骤相结合，对于制备所得PLA/PBSA微型制品在断裂伸长率等性能上取得了预想不到的显著进步。
[0008]为实现上述目的，本专利技术是采用由以下技术措施构成的技术方案实现。
[0009]一种基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法，其制备步骤如下：
[0010](1)备料
[0011]按重量份数计，原料主要包括：
[0012]聚乳酸(PLA)
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80～90份，
[0013]聚丁二酸己二酸丁二醇酯(PBSA)
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10～20份；
[0014]其中，所述聚乳酸与聚丁二酸己二酸丁二醇酯合计100份；
[0015](2)制备共混物
[0016]将步骤(1)备料好的聚乳酸和聚丁二酸己二酸丁二醇酯混合加入双螺杆挤出机于180～200℃、100～200转/分钟挤出，并采用牵引机稳定牵引挤出丝条，经冷却切粒即得PLA/PBSA粒料；
[0017](3)微型注塑
[0018]将步骤(2)所制备的PLA/PBSA粒料于微型注塑机中注射进入所需制品模腔中，通过微型注塑工艺制备得到PLA/PBSA微型注塑预制品；其中，微型注塑工艺的工艺条件为：注射速度50～600mm/s，模具温度20～60℃，熔体温度180～200℃，保压及冷却时间5～15s，并控制微型注塑机中共混物在通过浇口处的拉伸速率为50000～70000s
‑1；
[0019](4)退火
[0020]将步骤(3)所制备的PLA/PBSA微型注塑预制品进行退火处理，即得PLA/PBSA微型注塑制品；其中，退火处理的工艺条件为：温度80～120℃，退火时间20～60min。
[0021]通过上述工艺条件，最终制备所得PLA/PBSA微型注塑制品中，PBSA在制品内部形成纤维状结构，提高了与PLA之间的相容性、界面结合性，并赋予了制品抗银纹性，制品的剪切层中存在杂化串晶结构，从而可在保持材料力学强度不变的同时大幅度提高其延展性。此外，通过退火工艺步骤，制品的断裂拉伸率进一步得到大幅提高。
[0022]通常地，步骤(1)中所述聚乳酸可根据实际产品用途和功能性选择左旋或右旋聚乳酸，并且本领域技术人员可根据需求选择适当分子量的聚乳酸，为了更方便的对本专利技术进行说明，在生物医用材料方面，通常优选4032D型、6201D型聚乳酸。
[0023]通常地，步骤(1)中所述聚丁二酸己二酸丁二醇酯可根据实际需求选择具有不同分子量的型号比如注塑级、吹塑级等来实现PLA与PBSA之间不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微型注塑工艺制备高性能PLA/PBSA微型制品的方法，其特征在于制备步骤如下：(1)备料按重量份数计，原料主要包括：聚乳酸
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80～90份，聚丁二酸己二酸丁二醇酯
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10～20份；其中，所述聚乳酸与聚丁二酸己二酸丁二醇酯合计100份；(2)制备共混物将步骤(1)备料好的聚乳酸和聚丁二酸己二酸丁二醇酯混合加入双螺杆挤出机于180～200℃、100～200转/分钟挤出，并采用牵引机稳定牵引挤出丝条，经冷却切粒即得PLA/PBSA粒料；(3)微型注塑将步骤(2)所制备的PLA/PBSA粒料于微型注塑机中注射进入所需制品模腔中，通过微型注塑工艺制备得到PLA/...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英红，谢页平，张力凡，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：