纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维及其制备方法。所述复合纤维包括聚己内酯、纳米羟基磷灰石及分散剂。制备方法为：将聚己内酯溶解于有机溶剂中，然后加入纳米羟基磷灰石和分散剂，得到混合溶液；将混合溶液冷冻后干燥，得到干燥的复合材料试样；将的复合材料试样剪碎，放入真空烘箱中烘干，再放入双螺杆挤出机中熔融挤出得到初生纤维，经过吹风冷却被一卷绕机卷绕接收；最后将初生纤维进行二段牵伸即可。本发明专利技术制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维具有较高的力学强度，且羟基磷灰石使纤维拥有良好的生物活性，使其能够成为牙科、骨科等领域的备选材料。本发明专利技术工艺简单，对环境污染小，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维及其制备方法，属于生物医用纤维材料

技术介绍
生物医用纤维是指一类用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术纤维材料，根据来源可以分为天然高分子纤维和合成高分子纤维。由于天然高分子材料在来源上受到限制，合成高分子材料更能满足广大的临床需求。生物医用纤维中有一类纤维能在生物体内缓慢降解并被生物体吸收，避免了二次手术取出的伤害，更加满足了临床手术的需求。目前，合成高分子材料类的可降解生物医用纤维主要有聚对二氧杂环己酮(PPDO)、聚乙交酯(PGA)、聚丙交酯(PLA)、聚乙丙交酯(PGLA)、聚乙烯醇(PVA)、聚己内酯(PCL)和聚羟基烷酸类(PHB)等。聚己内酯(PCL)是经过FDA认证的生物可降解材料。这种人工合成的聚酯类高分子材料拥有很好的生物相容性，应用于药物缓释载体、组织工程支架、手术缝合线等各个领域。PCL的熔点在60℃左右，热分解温度在350℃以上，拥有很宽的热加工区间，因此非常适合各种热加工成型方法。羟基磷灰石是人类骨骼和牙齿中的主要无机成分，具有良好的生物相容性，是一种广泛用于牙科和骨损伤修复的生物材料。但是，纯羟基磷灰石陶瓷材料脆性大、韧性差并且很难在体内降解，因此在应用上受到限制。而纳米羟基磷灰石(nHA)不仅具有良好的生物相容性，而且具有良好的骨传导性和骨诱导性，能够诱导骨细胞的粘附、生长和迁移。大量研究表面，nHA纳米晶体能够增强聚合物基体的力学性能。清华大学(CN104027840A)用聚己内酯和纳米羟基磷灰石制备了可用于骨修复的多孔支架。这种材料在骨修复中主要起到支撑的主体作用，在缝合绑定方面尚缺少合适的材料。江南大学(CN103937181A)制备的生物降解聚酯纳米复合材料和本专利用到了相似的材料，本专利与它的区别在于本专利用更加简单且成本低的方法将材料直接制备成了可用于生物医用领域的纤维材料。本专利技术采用熔融纺丝的方法制备一种纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，拉伸强力能够达到280MPa，比纯聚己内酯熔纺纤维高出80MPa。并且这种复合纤维表面存在裸露的纳米羟基磷灰石，拥有很好的亲水性和生物活性。本专利技术制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维能够很好地应用于可吸收医用缝合线、无创埋线和各类纺织基植入器械等等领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维的制备方法，以得到拉伸性能良好的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维。为了解决上述问题，本专利技术采取以下技术方案：一种纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，其特征在于，包括聚己内酯、纳米羟基磷灰石及分散剂；其中，纳米羟基磷灰石的质量为聚己内酯质量的0.01％～30％，分散剂的质量为聚己内酯质量的0.01％～10％。优选地，所述分散剂为聚乙二醇、卵磷脂或两者的混合物。优选地，所述聚己内酯的数均分子量在8万以上。优选地，所述纳米羟基磷灰石为棒状晶体，直径为20～30nm，长度为200～250nm。本专利技术还提供了一种上述纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：将聚己内酯充分溶解于有机溶剂中，得到浓度为0.05～0.25g/mL的聚合物溶液，然后加入纳米羟基磷灰石和分散剂，先磁力搅拌，后超声分散，得到混合溶液；步骤2)：将步骤1)得到的混合溶液在-20℃及以下条件下冷冻10～24小时，之后放入冷冻干燥机中冷冻干燥8～24小时，得到干燥的复合材料试样；步骤3)：将步骤2)得到的复合材料试样剪碎，放入0～40℃真空烘箱中烘干24～48h，再放入双螺杆挤出机中熔融挤出得到初生纤维，经过吹风冷却被一卷绕机卷绕接收；步骤4)：将步骤3)得到的初生纤维在5～15℃条件下进行二段牵伸，牵伸倍数为3～6倍。优选地，所述步骤3)中挤出温度为80～200℃，挤出速度为10～200m/min，吹风温度为0～10℃。优选地，所述步骤3)中的双螺杆挤出机采用双锥微型共混仪。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的制备方法中，纳米羟基磷灰石晶体增强了聚己内酯基体的力学性能，使得复合纤维拉伸强度达到280MPa，远高于纯聚己内酯纤维的拉伸强度，能够满足纺织成型的上机要求，能够通过纺织成型的方法，制备成其他纤维集合体；2、本专利技术的整个制备过程简单、温和、无环境污染，纤维表面的纳米羟基磷灰石保留原本的生物活性因子，使得纤维拥有良好的生物相容性和生物活性。3、本专利技术采用的聚己内酯和纳米羟基磷灰石都具有较长的降解周期，所制备的复合纤维在降解过程中有能够保持良好的力学性能，并且通过改变nHA的含量能够调控复合纤维的降解周期和力学性能；4、本专利技术采用的制备方法主要过程为一个较低温度的熔融过程，节能环保，生产成本低，拥有产业化的发展前景；5、本专利技术制备的复合纤维能够很好地应用于可吸收医用缝合线、无创埋线和各类纺织基植入器械。附图说明图1为实施例1制备的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维的外观形貌图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1一种纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维的制备方法：(1)称取10gPCL(数均分子量为8万)，溶解于50mL乙酸溶液中(0.2g/mL)，在室温下磁力搅拌8h至均一溶液，向溶液加入300mgnHA(质量百分比为3％)和100mg大豆卵磷脂(质量百分比为1％)，先磁力搅拌2h，后超声分散20min得到混合溶液；(2)将步骤(1)中所得混合溶液倒入培养皿中，在-20℃冰箱中冷冻24h，之后放入冷冻干燥机中干燥24h得到多孔膜状复合材料；(3)将步骤(2)中所得材料剪碎成颗粒，在40℃真空干燥箱中烘干24h，之后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，经吹风冷却后被卷绕机接收，纺丝温度为180℃，吹风温度为0℃，卷绕机转速为100转/min(对应纺速为50m/min)；(4)将步骤(3)中所得初生丝在10℃室温下进行二段牵伸，总牵伸倍数为4倍，最终得到的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维(如图1所示)，其平均直径145μm，平均断裂强度为232MPa，平均断裂伸长率为48％。实施例2一种纳米羟基磷灰石聚己内酯纳米晶体复合纤维的制备方法：(1)称取10gPCL(数均分子量为8万)，溶解于67mL乙酸溶液中(0.15g/mL)，在室温下磁力搅拌8h至均一溶液，向溶液加入500mgnHA(质量百分比为5％)和一滴大约0.2mL的聚乙二醇(质量百分比约为2％)，先磁力搅拌2h，后超声分散20min得到混合溶液；(2)将步骤(1)中所得混合溶液倒入培养皿中，在-20℃冰箱中冷冻24h，之后放入冷冻干燥机中干燥24h得到多孔膜状复合材料；(3)将步骤(2)中所得材料剪碎成颗粒，在40℃真空干燥箱中烘干24h，之后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，经吹风冷却后被卷绕机接收，纺丝温度为170℃，吹风温度为0℃，卷绕机转速为80转/min(对应纺速为40m/min)；(4)将步骤(3)中所得初生丝在8℃室温下进行二段牵伸，总牵伸倍数为6倍，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，其特征在于，包括聚己内酯、纳米羟基磷灰石及分散剂；其中，纳米羟基磷灰石的质量为聚己内酯质量的0.01％～30％，分散剂的质量为聚己内酯质量的0.01％～10％。

【技术特征摘要】
1.一种纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，其特征在于，包括聚己内酯、纳米羟基磷灰石及分散剂；其中，纳米羟基磷灰石的质量为聚己内酯质量的0.01％～30％，分散剂的质量为聚己内酯质量的0.01％～10％。2.如权利要求1所述的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇、卵磷脂或两者的混合物。3.如权利要求1所述的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，其特征在于，所述聚己内酯的数均分子量在8万以上。4.如权利要求1所述的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维，其特征在于，所述纳米羟基磷灰石为棒状晶体，直径为20～30nm，长度为200～250nm。5.一种权利要求1-4任意一项所述的纳米羟基磷灰石/聚己内酯纳米晶体复合纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：将聚己内酯充分溶解于有机溶剂中，得到浓度为0.05～0.25g/mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富军，陈培峰，王璐，郝艺，赵健安，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31