【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医用复合材料，具体涉及一种碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、碳纤维为六元环稳定结构、表面活性基团少，聚芳醚酮结晶性快，熔融态粘度和加工温度高，二者相互间浸润性差，聚芳醚酮通常难以完全浸润碳纤维丝束，无法发挥出碳纤维作为增强体的优异性能，导致界面相互作用弱，从而在实际复合材料的加工成型过程中，二者不能很好的结合在一起，在加工成型的材料中出现大量细小的空洞，影响其力学性能。因此，制备高生物安全性兼具优异力学性能的碳纤维增强聚芳醚酮是研究关键所在。聚芳醚酮作为一类特种高分子材料，包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚醚酮酮或聚醚酮醚酮酮等。目前大部分专利（cn113248863a，cn114133697a，cn111533931a，cn111423695a）已报道的碳纤维增强聚芳醚酮原材料的制备方法因其添加剂过多，且多为工业添加剂，适合制造工业级的原材料。
2、cn111410759a涉及一种高温力学性能优异的碳纤维（cf）/聚醚醚酮（peek）复合材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：(1)将cf表面原有的上浆剂高温分解；(2)在饱和水蒸气环境中，对cf同时进行微波辐射和紫外光辐照，产物记为改性cf；(3)将改性cf浸入聚酰胺酸/n-甲基-2-吡咯烷酮/碳纳米管悬浮液，取出后干燥，再进行两段热处理，得到上浆改性碳纤维cf。该专利技术cf/peek复合材料含有的聚酰胺酸在后期转化为聚酰亚胺，具有潜在的细胞毒副作用，不适合应用体内介入植入的生物材料。
3、cn113
4、鉴于此，为提升聚芳醚酮与碳纤维之间的浸润性，获得满足高生物安全性兼具优异力学性能的碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料，仍然是行业的技术难点。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料及其制备方法和应用。
2、为规避聚芳醚酮与碳纤维的界面相容性差的问题，采用聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇（peg-ppg-peg）三嵌段两亲性共聚物，作为高分子非离子表面活性剂，通过调节peg-ppg-peg的亲疏水性，来促进聚芳醚酮与碳纤维的界面相容性。peg-ppg-peg的亲疏水性性质取决于亲水性链段(乙二醇)/疏水性链段(丙二醇)的比例，乙二醇含量越高，水包油稳定剂性能越好。
3、因此，peg-ppg-peg三嵌段共聚物作为“桥梁”，可将聚芳醚酮粉末与碳纤维上均匀地复合；为进一步将两者固定和融合，可以通过形成三维网状结构的水凝胶来实现。水凝胶的制作，这可以通过在peg-ppg-peg三嵌段共聚物的端基修饰碳碳双键来达到：通过碳碳双键与多臂聚乙二醇衍生物的氨基或巯基发生迈克尔加成反应而获得水凝胶。碳碳双键封端的peg-ppg-peg的两亲性聚合物包含有丙烯酸酯封端的peg-ppg-peg和乙烯基砜封端的peg-ppg-peg。鉴于乙烯基砜封端的peg-ppg-peg制备工艺较复杂，制造成本较贵，故本专利技术选择采用丙烯酸酯封端的peg-ppg-peg两亲性聚合物。所采用的丙烯酸酯封端的peg-ppg-peg的两亲性聚合物，peg链段结构亲水，ppg链段结构疏水，可以通过调节peg-ppg-peg的亲水疏水结构的比例来调节丙烯酸酯封端的peg-ppg-peg的亲疏水性，从而促进聚芳醚酮与碳纤维的界面相容性。
4、本专利技术采用丙烯酸酯改性的peg-ppg-peg三嵌段共聚物作为乳化剂，并通过peg-ppg-peg三嵌段共聚物的碳碳双键官能团与聚乙二醇衍生物的氨基和/或巯基活性官能团的迈克尔加成反应，形成三维网状水凝胶结构，来进一步增强碳纤维和聚芳醚酮的界面融合。
5、本专利技术采用丙烯酸酯封端的peg-ppg-peg三嵌段共聚物，可促进聚芳醚酮与碳纤维的界面相容性，并通过形成的三维网状水凝胶结构促进聚芳醚酮与碳纤维的融合，使得聚芳醚酮在制备过程中不易脱落，同时生产效率高；所述制备方法采用生物相容性优异的聚乙二醇衍生物以及无有机溶剂参与，确保反应物绿色、环保且生物相容性优异，制备得到的碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料适合应用于聚芳醚酮类生物医用材料。
6、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
7、第一方面，本专利技术提供一种碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
8、将碳纤维、聚芳醚酮、丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物与活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物、水混合，进行反应，得到水凝胶复合体系；
9、所述水凝胶复合体系经过热压成型、密炼、干燥、熔融挤出，得到所述碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料。
10、丙烯酸酯封端的peg-ppg-peg三嵌段共聚物作为非离子表面活性剂，作为连接碳纤维与聚芳醚酮界面作用的“桥梁”，使得碳纤维与聚芳醚酮树脂的浸润性增强，促使聚芳醚酮树脂更均匀地与碳纤维融合；同时丙烯酸树脂封端的peg-ppg-peg与活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物形成的三维网状结构的水凝胶将碳纤维与聚芳醚酮的融合性进一步增强，方便后续热压成型的进行；制备的型材，其拉伸强度可达到198.2mpa以上，且成骨细胞培养研究证明，碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料无细胞毒副作用，在聚芳醚酮类医用材料应用价值大。
11、所述碳纤维、聚芳醚酮、丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物与活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物的质量比为（0.03-30）：1：（0.02-50）：（0.02-50），例如可以为0.03：1：0.02：0.02、0.3：1：0.2：0.2、3：1：2：2、1：1：2：2、1：1：1：2、3：1：1.5：1.5、4：1：1.5：1.5、5：1：1.5：1.5、3：1：2：2、4：1：2：2、5：1：2：2、3：1：3：3、4：1：3：3、5：1：3：3、30：1：25：50、20：1：50：25，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
12、所述碳纤维为不连续的碳纤维。
13、所述碳纤维的长度为10-1000 μm，例如可以为10 um、100 μm本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维、聚芳醚酮、丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物与活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物的质量比为（0.03-30）：1：（0.02-50）：（0.02-50）；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物具有如式1所示结构：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物的制备方法包括：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物包括氨基封端的多臂聚乙二醇衍生物和/或巯基封端的多臂聚乙二醇衍生物；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物包括如式3-6所示结构：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维经高温分解后与聚芳醚酮混合后，加入到
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型的压力为1-10 MPa；
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括：
10.一种碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料，其特征在于，所述碳纤维增强的聚芳醚酮复合材料采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
11.一种如权利要求10所述的碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料在医疗器械中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强的聚芳醚酮医用复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维、聚芳醚酮、丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物与活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物的质量比为（0.03-30）：1：（0.02-50）：（0.02-50）；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物具有如式1所示结构：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯封端的聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段共聚物的制备方法包括：
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性官能团封端的多臂聚乙二醇衍生物包括氨基封端的多臂聚乙二醇衍生物和/或巯基封端的多臂聚乙二醇衍生物；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性官能团封端的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓萌，李春明，欧阳兆飞，王耀，殷敬华，
申请(专利权)人：上海珀利医用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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