聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料及其制备方法技术

聚合物／氧化石墨纳米抗凝血复合材料，组分如下：聚合物１００份；氧化石墨／肝素－季铵盐复合物０．０１～１０份；分散介质０～４００份；交联剂０～１０份；促进剂０～１．０份。本发明专利技术复合材料的制备方法是：将肝素－季铵盐复合物作为一种新型的功能插层剂，插入层状氧化石墨的片层间；形成功能性抗凝血插层剂－氧化石墨纳米中间体，再经过聚合物进一步插层反应，使分散相剥离为纳米级的石墨片层，均匀填充在聚合物基体中，得到聚合物／氧化石墨－肝素－季铵盐纳米抗凝血复合材料。本发明专利技术可广泛用于与血液相容器件（如医用抗凝血导管、血液渗析膜、辅助循环装置、体外血液回路连接器、血液滤器、贮血容器、采血输血用具等）的抗凝血。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种，特别涉及到一类含有肝素-季铵盐复合物的功能型插层剂以及用这类功能型插层剂改性的氧化石墨填充到聚合物基体中形成的一类聚合物/氧化石墨-肝素-季铵盐复合物纳米抗凝血复合材料及其制备方法。
技术介绍
与生物组织相接触的医用材料应该具有良好的生物相容性，包括组织相容性、血液相容性和力学相容性。组织相容性是指材料与生物体组织及体液接触后不引起细胞突变、畸变、癌变以及排异反应。血液相容性是指材料和血液接触后不引起血浆蛋白质的变性，不破坏血液的有效成分，不导致血液的凝固和血栓的形成。力学相容性是对于植入体内承受负荷，以及要求其弹性形变和植入部位的组织的弹性形变相协调的生物材料的力学性能。其中血液相容性(抗凝血性)是评价材料性能的首要指标。血液与生物医用材料的相互作用是一个十分复杂的过程，涉及到材料的化学结构、表面结构、血浆蛋白和血细胞与材料表面的相互作用，以及血流动力学等多种因素，目前国内外还没有开发出一种理想的血液相容性生物材料，所用的医用材料在与血液相接触时，都会导致不同程度的凝血，而且其力学性能和血液相容性尚不能同时达到令人满意的程度。肝素是一种众所周知的抗凝血物质，通过终止血液凝固系统中的某些步骤而达到抗凝血效果。它的抗凝血机制与抗凝血因子III(AT-III，又称肝素协同因子)密切相关。AT-III是一种单链糖蛋白酶，可与凝血酶原结合，抑制凝血的发生。肝素在和AT-III发生络合后，可大大降低AT-III构象变化的自由能，加快抗凝血进程，速度可增为原来的1000倍以上。在开发抗凝血生物材料的工作中，使材料表面肝素化被普遍认为是改进材料抗凝血性能最好的方法之一。但肝素是水溶性物质，简单、直接涂在材料表面时，肝素会在使用环境下迅速消失，无法稳定存在于医用装置表面，因此没有有效的抗凝血效果。自从1987年由日本学者发现了少量层状粘土与聚合物单体插层聚合形成的纳米复合材料在一些性能上得到较大改善后，层状纳米复合材料就成为了人们研究的热点。石墨由于具有与粘土类似的层状结构，可以进行类似的插层，从而引起人们的广泛重视。但与粘土插层相比，普通石墨的插层剥离不尽人意。蒙脱石粘土的插层剥离，主要基于其层片上具有多余的负电性，一些阳离子分子可以方便地插入层间，撑开其层片空间。在石墨层上则不具有这种性质，因此通过类似的方法，无法进行插层，加上石墨材料本身的惰性性质及其层片间具有的离域π键和范德华力，要通过插层实现聚合物/石墨的纳米复合则更为困难。因此在形成纳米复合材料之前必须对石墨进行活化处理。活化处理包括两个步骤，一是石墨氧化；二是功能性抗凝血插层剂的有机化处理。石墨氧化过程中，氧原子与碳原子形成共价键，使石墨晶格沿c轴方向有所增大，同时由于石墨层间极性基团的存在，使得氧化石墨很容易吸收极性小分子(如水、乙醇等)而形成氧化石墨嵌入化合物。因此氧化石墨的合成为顺利插层有机化合物提供了先决条件。聚合物/石墨纳米复合材料的合成过程为，聚合物单体(即客体)插入到具有层状结构的材料中，在石墨材料层间原位聚合，形成二维有序纳米复合材料，即插层原位聚合法，也叫嵌入聚合法；此外，聚合物还可以在石墨层状材料中直接插层复合。聚合物大分子链的插层在一定情况下可促进石墨层状材料的解离，在聚合物基体中形成纳米级复合材料。在制备插层型纳米复合材料过程中，插层剂的选择和使用是关键。国内外对于肝素-季铵盐复合物的抗凝血性有专利报道如US2002150670A1，JP2000288081A2，CN1448144A，但将肝素-季铵盐复合物作为功能性插层剂插入氧化石墨层间，形成功能性抗凝血插层剂-氧化石墨纳米中间体，进而合成聚合物/氧化石墨-肝素-季铵盐纳米抗凝血复合材料及其制备方法未见文献和专利报道。另外，一些抗凝血材料的合成大多是将纳米粉体(如金属氧化物纳米粉体CN1454671A，纳米碳)掺杂到聚合物里，形成“掺杂型高分子”，纳米粉体在聚合物膜中不易分散均匀；所以纳米粉体与聚合物间的分散性和相容性尚需进一步改善。总之，迄今为止，还没有一种改性的医用抗凝血材料能够完全满足当前心血管系统临床应用的高要求，例如制作小口径血管移植物、全植入式人工心脏等。此外，目前大多数的改性方法(例如各种表面接枝改性)在提高材料血液相容性的同时，会对材料的力学性能带来一定的负面影响。
技术实现思路
为了克服已有技术中存在的问题，本专利技术提供了一类聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，本专利技术还将提供这种抗凝血材料的制备方法。此种制备方法，不但可以提高聚合物/氧化石墨-肝素-季铵盐纳米抗凝血复合材料的抗凝血性，而且还可以改善聚合物/氧化石墨-肝素-季铵盐纳米复合材料的力学性能和肝素的缓释性能，可以制备出高性能的聚合物/氧化石墨-肝素-季铵盐纳米抗凝血复合材料。为了完成上述专利技术任务，本专利技术提供一种聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其原料组分和重量份含量如下聚合物 100氧化石墨/肝素-季铵盐复合物 0.01～10分散介质0～400交联剂 0～10促进剂 0～1.0。本专利技术可以通过以下要求达到本专利技术所适用的聚合物是硅橡胶(室温硅橡胶、高温硅橡胶)、聚氨酯或二者的共聚物组成；所述的聚合物还可以是聚烯烃材料(PE、PVC、PP)。本专利技术所适用的功能性抗凝血插层剂是肝素-季铵盐复合物。本专利技术所适用的季铵盐，其特征在于，化学结构简式采用如下结构的季铵盐，化学结构简式是R1N+R2R3R4X-，其中R1为CH3-；R2为CH3-或C6H5CH2-或-CH2CH2OH；R3为CH3-或-CH2CH2OH；R4是长链烷基，选自十二烷基、十六烷基、十八烷基；X-为Cl或Br。本专利技术所适用的石墨是一类具有层状结构的无机物，石墨片层中的碳原子以SP2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价键，从而构成六角平面的网状结构，这些网状结构又连成片层结构。层间依靠类似金属键那样的离域π键和范德华力连接，层间距为0.334nm。经石墨制备的氧化石墨其晶间存在大量的极性基团，具有比表面积大及很高的离子交换能力等特点，这些特点赋予了氧化石墨与肝素-季铵盐复合物良好的插层复合能力。同时氧化石墨片层上含有的-OH、C＝C和C-O-C等功能性基团，这些功能团的存在使得氧化石墨与肝素-季铵盐复合物可以以共价键或离子键的方式结合。氧化石墨经功能性抗凝血插层剂肝素-季铵盐复合物改性后，可使聚合物很容易地插入到层间，进而形成聚合物/氧化石墨纳米抗凝血材料。所述的氧化石墨可以通过Brodie法或Staudenmaie法或Hummer法或电化学氧化法制得。本专利技术所用的分散介质是醇类、甲苯、二甲苯、环己烷、二甲亚砜等或者它们的混合物；这类分散介质可以使改性的氧化石墨颗粒分散均匀以及进行阳离子交换反应；并在溶液法插层时使氧化石墨/肝素-季铵盐均匀分散在聚合物基体中。本专利技术所用的交联剂可以是DCP或多官能基的烷基硅烷、多官能基的烷氧基硅烷等，如正硅酸乙酯、硅烷偶联剂。本专利技术所用的促进剂可以是二月桂酸二丁基锡、锌酸亚锡或不用。制备这种聚合物/氧化石墨纳米复合材料的方法是，将肝素-季铵盐复合物作为一种新型的功能插层剂，插入层状氧化石墨的片层间；形成功能性抗凝血插层剂-石墨纳米中间体，再经过聚合物进一步插层反应，使分散相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物／氧化石墨纳米抗凝血复合材料，组分如下：聚合物１００氧化石墨／肝素－季铵盐复合物０．０１～１０分散介质０～４００交联剂０～１０促进剂０～１．０。

【技术特征摘要】
1.一种聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，组分如下聚合物 100氧化石墨/肝素-季铵盐复合物 0.01～10分散介质0～400交联剂 0～10促进剂 0～1.0。2.根据权利要求1所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于，所述的聚合物是硅橡胶、聚氨酯，或聚氨酯与硅橡胶二者的共聚物；或是聚烯烃材料，其中的硅橡胶选自室温硫化硅橡胶、高温硫化硅橡胶。3.根据权利要求1或2所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于所述的氧化石墨通过Brodie法或Staudenmaie法或Hummer法或电化学氧化法制得。4.根据权利要求3所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于，采用如下结构的季铵盐化学结构简式是R1N+R2R3R4X-，其中R1为CH3-；R2为CH3-或C6H5CH2-或-CH2CH2OH；R3为CH3-或-CH2CH2OH；R4是长链烷基，选自十二烷基、十六烷基、十八烷基；X-为Cl或Br。5.根据权利要求3所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于，本发明所用的分散介质是醇类、甲苯、二甲苯、环己烷、二甲亚砜，或者它们的混合物。6.根据权利要求3所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于，其中还含有交联剂，所述的交联剂是过氧化物DCP或多官能基的烷基硅烷、多官能基的烷氧基硅烷，选自正硅酸乙酯、硅烷偶联剂苯胺甲基三烷氧基硅烷。7.根据权利要求4或5或6所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于，其中还含有促进剂，所述的交联剂是过氧化物或多官能基的烷基硅烷、多官能基的烷氧基硅烷。8.根据权利要求7所述的聚合物/氧化石墨纳米抗凝血复合材料，其特征在于，所述的促进剂选自...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宁琳，黄颖霞，沈健，李利，魏少华，张峻，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]