本发明专利技术所涉及的方法制备出的羟基磷灰石(HA)改性聚乳酸(PLA)复合材料，这是一种生物相容性高，力学性能优异，制备的HA颗粒粒径均一且保持纳米级，本方法解决了以下难题：(1)通过特殊的工艺制备出的超临界水，可以保证HA合成过程中，反应原材料保持极大的反应活性，同时制备的HA粉体粒径保持80～200nm、结晶率保持在90％以上、粉体团聚少，在PLA树脂内分散性高，保证了材料的整体性能稳定；(2)选用冷干的方法，保证了粉体中水份残留量的最小化，同时保证HA晶核不会二次结晶，充分保持颗粒的纳米尺寸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学中的高分子复合材料领域，涉及一种超临界水法制备纳米级的羟基磷灰石(HA)，并通过填充方法改性聚乳酸进而获得复合材料的方法。根据本专利技术方法所制备的PLA复合材料，解决了传统羟基磷灰石或其他填充材料粒径过大，结晶率低的问题。本专利技术所涉及方法操作简便、制备材料的性能可控性强，适用于实验室制备及企业产业化生产，所制备的材料是一种骨科固定仿生生物高分子复合材料。
技术介绍
轻基磷灰石ICaltl(PO4)6(OH)2, hydroxyapatite,简称HA}具有极好的生物相容 性和生物活性，被认为是最有前途的陶瓷人工齿和人工骨置换材料。然而，纯羟基磷灰石陶瓷的机械性能比较差，例如，断裂韧性(Kk)不超过1. OMPa ·πι1/2，而且，在潮湿的环境中Weibull (韦伯分布因子较低(η = 5 12)，分布不均衡，作为人工种植体其使用可靠性较差。到目前为止，HA陶瓷不能用作承载种植体，它在医学上的应用仅限于小的非承载种植体、粉末、涂层和低承载的多孔种植体。山东大学刘宏等在其专利(CN201110043181. 2)中，利用水溶法，通过引入交联剂及冷干燥的方法，制备出纳米结构的三维网状羟基磷灰石粉末，但是存在结晶率低，粉末空心率高的缺点，影响被填充树脂的整体性能。合肥工业大学的张卫新等获得的专利(CN201110122427. 5)，选用水热法，调节酸度并通过有机溶剂使钙源与磷源结合，其方法存在水份及有机溶剂残留量大且结晶率低的缺陷；同济大学任杰等，在其专利(CN200610116041)中，通过接枝及溶胶-凝胶的方法，虽然经过包裹活性基团之后的HA活性及结晶率提高，但是依然存在有机溶剂及接枝剂残留的现象。通过本专利技术方法所制备的复合材料，水份及其他溶剂残留量小，可以满足高结晶率、纳米尺寸及分散性要求；通过填充改性后的聚乳酸复合材料，不仅力学性能优异，而且生物相容性好，植入人体后无需二次取出，安全方便。
技术实现思路
本专利技术所涉及方法是，通过超临界水环境下，将磷酸氢二铵和四水硝酸钙反应，在高压反应容器内合成出羟基磷灰石，而后通过冷干法制备出HA粉体，进而与PLA树脂共混挤出造粒，最终获得复合材料。具体步骤如下一、超临界水的制备通过循环水泵将增压舱内通入连续去离子水，并提高压强到10 20Mpa后通入到螺旋加热管，加热到150 450°C，即得到超临界水。超临界水制备的步骤为先增压，后加温的过程，否则超临界状态将会不稳定。二、HA 的合成将原料磷酸氢二铵和四水硝酸钙以一定比例(I O. 5 4)加入到反应容器内，通入制备好的超临界水，通过以下反应式IOCa (NO3) 2+6 (NH4) 2HP04+8NH40H = CalO (PO4) 6 (OH) 2+20 (NH4) N03+6H20即得到的HA悬浊液。三、HA的冷干提纯将HA悬浊液注入到冷干管中，控制压强为标准大气压的I 2倍、温度为-40 700C，将杂质水析出，将结冰后的水过滤后即得到HA纳米粉体。冷干过程中，选择冷干法的优点在于(I)相比将水加热蒸发而提纯的方法，冷干法不会导致晶核的再次结晶，保证晶核的纳米尺度；(2)冷干法可以使水变成冰，过滤后残留在纳米粉体的量极小，可以充分保证HA的纯度。四、复合材料的制备 将HA纳米粉体与PLA树脂(充分干燥处理后)(分子量8000 20000)以一定比例混合(I 3 9)，经高混机共混，双螺杆挤出机150 200°C温度下挤出，水冷、风冷、切料、干燥后，即得到HA/PLA复合材料。具体工艺路线如下通入去离子水一增压一加热一通入反应容器一磷酸氢二铵与硝酸钙反应一生成悬浊液一冷干一过滤一与PLA共混一高混一挤出一冷却一造粒一干燥一HA/PLA复合材料具体实施例方式1、超临界水制备参数压力18Mpa温度350°C2、HA制备配比磷酸氢二铵四水硝酸钙为2 I3、水干步骤参数压力标准大气压温度-50°C3、挤出工艺参数机筒温度45°C螺杆温度170°C机头温度160°C螺杆转数100r/min喂料转数6r/min侧喂料转数5r/min真空排气压力0· 05 O.1MPa一级水槽水温80°C二级水槽水温25°C切粒机速度180 200r/min4、性能测试结果4.1HA纳米粉体测试结果结晶率90%HA颗粒尺寸80nm (柱体界面直径)*200nm (柱体长)权利要求1.一种超临界水法制备纳米羟基磷灰石(HA)改性聚乳酸(PLA)复合材料的方法，本方法制备的HA/PLA复合材料是一种生物仿生塑料。2.根据权利要求1所述的HA/PLA复合材料，其中的HA是由高温高压条件下，将水转化为超临界状态，进而作为反应载体。3.根据权利要求1所述的HA/PLA复合材料，其中的HA是由磷酸氢二铵和四水硝酸钙反应得到的。4.根据权利要求1所述的HA/PLA复合材料，其中的HA是由冷干法，即常压低温条件下，将悬浊液中的水转变成冰，而后过滤得到HA粉体，水份及溶剂残留少，HA晶核不会二次结晶，保证了尺寸的均一和纳米级。5.根据权利要求1所述的HA/PLA复合材料，经过高混、在螺杆机机头处挤出后，通过25°C水浴槽水冷、风冷、风干脱水、切料、烘干处理后，得到成品。全文摘要本专利技术所涉及的方法制备出的羟基磷灰石(HA)改性聚乳酸(PLA)复合材料，这是一种生物相容性高，力学性能优异，制备的HA颗粒粒径均一且保持纳米级，本方法解决了以下难题(1)通过特殊的工艺制备出的超临界水，可以保证HA合成过程中，反应原材料保持极大的反应活性，同时制备的HA粉体粒径保持80～200nm、结晶率保持在90％以上、粉体团聚少，在PLA树脂内分散性高，保证了材料的整体性能稳定；(2)选用冷干的方法，保证了粉体中水份残留量的最小化，同时保证HA晶核不会二次结晶，充分保持颗粒的纳米尺寸。文档编号C08L67/04GK102993652SQ20111026868公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日专利技术者贾宇冲, 马俊杰, 鲍红光, 孙剑 申请人:黑龙江鑫达企业集团有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超临界水法制备纳米羟基磷灰石(HA)改性聚乳酸(PLA)复合材料的方法，本方法制备的HA/PLA复合材料是一种生物仿生塑料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾宇冲，马俊杰，鲍红光，孙剑，
申请(专利权)人：黑龙江鑫达企业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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