一种聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征在于包括自上至下排列的多个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层，相邻两个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层之间设有聚乳酸纤维层，各聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层与各聚乳酸纤维层热压在一起；所述聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层是采用由70－95％(重量)的聚乳酸与5－30％(重量)的羟基磷灰石组成的材料制成的聚乳酸-羟基磷灰石薄膜；所述聚乳酸纤维层采用聚乳酸纤维铺设而成。本发明专利技术还提供上述复合材料的一种制备方法。本发明专利技术的复合材料制备工艺简单，成本低，得到的复合材料力学性能好，具有良好的抗拉强度和韧性，具有生物活性和降解性，且不含对人体有副作用的有机溶剂，可作为高强度骨科材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医用材料，具体涉及一种聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料的制备方法。
技术介绍
聚乳酸(PLA)是目前研究较多的人工合成高分子材料，具有无毒、与人体相容性好、在体内可完全降解吸收等 优点，但是，已有的研究成果表明聚乳酸机械强度较低，且缺乏生物活性，其酸性降解产物聚集容易引起体内炎症反应。羟基磷灰石(HA)是一种生物活性陶瓷，是人体骨骼中主要的无机成分，具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导性，且能诱导周围骨组织的生长并与宿主骨形成牢固的化学键合，然而羟基磷灰石的缺点是机械性能不佳，易脆，对负荷成载性差，并不适宜直接作为骨组织材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料以及这种复合材料制备方法，这种复合材料制备工艺简单，成本低，无需添加有机溶剂，且力学性能好，具有生物活性和降解性。采用的技术方案如下: 一种聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征在于包括自上至下排列的多个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层，相邻两个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层之间设有聚乳酸纤维层，各聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层与各聚乳酸纤维层热压在一起；所述聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层是采用由70 — 95% (重量)的聚乳酸与5 — 30% (重量)的羟基磷灰石组成的材料制成的聚乳酸-羟基磷灰石薄膜；所述聚乳酸纤维层采用聚乳酸纤维铺设而成。上述用于制作聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的材料所含的聚乳酸可以是聚L-乳酸(PLLA)、聚D，L-乳酸(PDLLA)或聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)。上述聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的厚度通常为0.05 — 0.1mm。上述聚乳酸纤维可以是聚L-乳酸纤维、聚D，L-乳酸纤维和聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物纤维中的一种或其中多种组成的混合纤维。上述聚乳酸纤维也可以是由聚L-乳酸、聚D，L-乳酸和聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物中的两种制成的核壳结构复合纤维。优选方案中，上述各聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层的总重占聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料总重的85 - 95%，各聚乳酸纤维层的总重占聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料总重的5 — 15%。优选同一聚乳酸纤维层中聚乳酸纤维铺设方向一致。不同聚乳酸纤维层中聚乳酸纤维铺设方向可以一致或不同。本专利技术还提供上述聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料的一种制备方法，其特征在于依次包括如下步骤: (I)对颗粒状聚乳酸进行干燥处理，除去其中的水分；(2)将步骤(1)得到的聚乳酸与羟基磷灰石按聚乳酸70— 95% (重量)、羟基磷灰石5 — 30% (重量)的比例混合，得到混合原料； (3)将步骤(2)得到的混合原料加入双螺杆挤出机共混、挤出，并将挤出物用造粒机制成粒料； (4)将步骤(3)得到的粒料加入薄膜挤出成型设备，制成厚度为0.05 - 0.1mm的聚乳酸-羟基磷灰石薄膜； (5 )在一金属平板上面放置一层聚乳酸-羟基磷灰石薄膜，然后在该聚乳酸-羟基磷灰石薄膜上面铺设一层聚乳酸纤维，再在该层聚乳酸纤维上面放置一层聚乳酸-羟基磷灰石薄膜，如此重复，直至完成所有各层聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的放置及各层聚乳酸纤维的铺设，得到层叠材料；然后在层叠材料中最上层的聚乳酸-羟基磷灰石薄膜上面压上另一金属平板； (6)将步骤(5)得到的层叠材料连同两金属平板置于平板热压成型机中热压成型，冷却、脱模后得到聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料。优选步骤(1)中，将颗粒状聚乳酸放入真空干燥箱内，在60 - 65 °C下烘干24 —48小时，除去其中的水分。优选步骤(1)中，所用的聚乳酸是聚L-乳酸(PLLA)、聚D，L-乳酸(PDLLA)或聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)。优选步骤(2)中，将步骤(1)得到的聚乳酸与羟基磷灰石按所述比例放入高速混合机中，在50 — 60° C的条件下，以1000 - 2000转/分钟的速度混合I 一 5分钟，得混合原料。优选步骤(3)中，所用的双螺杆挤出机所配备的挤出模头具有多个出料圆孔，出料圆孔的直径为2 - 3mm。双螺杆挤出机的料筒的温度通常控制在120 — 190°C之间。优选步骤(4)中，所用的薄膜挤出成型设备包括单螺杆挤出机和成型设备，单螺杆挤出机的挤出模头具有条形出料口，所用的成型设备为流延成型设备或压延成型设备。单螺杆挤出机的料筒的温度通常控制在120 - 190°C之间。步骤(5)中，聚乳酸纤维沿一定方向铺设，聚乳酸纤维的铺设方向可以与步骤(4)中聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的牵引方向相平行、相垂直或成一个大于零且小于90°的角度。优选同一聚乳酸纤维层中聚乳酸纤维铺设方向一致。不同聚乳酸纤维层中聚乳酸纤维铺设方向可以一致或不同。步骤(5 )中，所用的聚乳酸纤维可以是聚L-乳酸纤维、聚D，L-乳酸纤维和聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物纤维中的一种或其中多种组成的混合纤维；所用的聚乳酸纤维也可以是由聚L-乳酸、聚D，L-乳酸和聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物中的两种制成的核壳结构复合纤维。优选步骤(5)中，所铺设的聚乳酸纤维的总重占层叠材料总重的5 — 15%，各层聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的总重占层叠材料总重的85 - 95%。优选步骤(5 )中，铺设聚乳酸纤维后，用胶带将聚乳酸纤维端部固定在下面的金属平板上，以防止热压成型过程中聚乳酸纤维热收缩。步骤(5)中，两个金属平板构成热压成型模具；所用的金属平板可采用平整的铝合金板或钢板。为了方便脱模，优选步骤(5)中，在层叠材料最外面的两个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的外侧面上各放置一防粘薄膜。步骤(6)中，所用的平板热压成型机通常包括下压板和上压板，下压板固定在机架上，上压板处于下压板上方并且可升降(上压板下降时对层叠材料施以压力)；下压板和上压板上均设有加热装置(如电加热装置或热油加热管路)；所述层叠材料置于平板热压成型机的下压板上面。另外，为了加快成型后的冷却速度，可在下压板和上压板上均设有冷却装置(如水冷却管路或油循环冷却管路)。优选步骤(6)中，在温度为150 — 160° C、压力为I 一 3吨的条件下热压成型5 —10分钟，然后冷却到15 - 30° C，卸压后脱模。本专利技术中，将聚乳酸与羟基磷灰石复合，既可提高聚乳酸的力学性能和引导成骨特性，又能对羟基磷灰石的生物降解具有控制作用，保证骨组织恢复速度与材料降解速度一致。聚乳酸纤维具有良好的结晶性，在加工成型过程中经过拉伸取向处理，其力学性能要远高于普通的聚乳酸材料，用其作为增强物增强复合物，可提高复合材料的性能和强度；此外，聚乳酸纤维与聚乳酸基体具有相同的化学结构，二者之间完全相容，不存在界面问题，二者通过良好的界面配合，对破坏性应力进行传导和分散，可减轻应力集中对材料本身的破坏。以生物可降解的聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，不仅具有较好的拉伸强度和模量，而且这种复合材料的各组分在体内可以完全降解，降解产物可通过人体机能排出体外，中间不产生排异或其它不良反应；同时，这种纤维-无机/有机复合材料可以避免金属材料产生的生物惰性反应，具有生物活性。简而言之，本专利技术的复合材料制备工艺简单，成本低，无需添加有机溶剂，得到的复合材料力学性能好，具有良好的抗拉本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征在于包括自上至下排列的多个聚乳酸‑羟基磷灰石薄膜层，相邻两个聚乳酸‑羟基磷灰石薄膜层之间设有聚乳酸纤维层，各聚乳酸‑羟基磷灰石薄膜层与各聚乳酸纤维层热压在一起；所述聚乳酸‑羟基磷灰石薄膜层是采用由70－95％(重量)的聚乳酸与5－30％(重量)的羟基磷灰石组成的材料制成的聚乳酸‑羟基磷灰石薄膜；所述聚乳酸纤维层采用聚乳酸纤维铺设而成。
【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征在于包括自上至下排列的多个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层，相邻两个聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层之间设有聚乳酸纤维层，各聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层与各聚乳酸纤维层热压在一起；所述聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层是采用由70 — 95 % (重量)的聚乳酸与5 — 30 % (重量)的羟基磷灰石组成的材料制成的聚乳酸-羟基磷灰石薄膜；所述聚乳酸纤维层采用聚乳酸纤维铺设而成。2.根据权利要求1所述的聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征是:所述用于制作聚乳酸-羟基磷灰石薄膜的材料所含的聚乳酸是聚L-乳酸、聚D，L-乳酸或聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物。3.根据权利要求1所述的聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征是:所述聚乳酸纤维是聚L-乳酸纤维、聚D，L-乳酸纤维和聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物纤维中的一种或其中多种组成的混合纤维，或者是由聚L-乳酸、聚D，L-乳酸和聚L-乳酸-羟基乙酸共聚物中的两种制成的核壳结构复合纤维。4.根据权利要求1所述的聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征是:所述各聚乳酸-羟基磷灰石薄膜层的总重占聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料总重的85 — 95%，各聚乳酸纤维层的总重占聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料总重的5 — 15%。5.根据权利要求1所述的聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料，其特征是:同一聚乳酸纤维层中聚乳酸纤维铺设方向一致。6.权利要求1一 3任一项所述的聚乳酸纤维增强聚乳酸/羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于依次包括如下步骤: (1)对颗粒状聚乳酸进行干燥处理，除去其中的水分； (2)将步骤(1)得到的聚乳酸与羟基磷灰石按聚乳酸70— 95% (重量)、羟基磷灰石5 — 30% (重量)的比例混合，得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏生，王惠群，
申请(专利权)人：广东益德环保科技有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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