一种KH550改性镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜的方法技术

本发明专利技术提供一种KH550改性镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜的方法。所述方法将AZ60镁合金经过打磨冲洗后，将镁合金置于事先配制好的钙磷转化溶液中浸泡，得到相应的单层钙磷转化膜，之后再将镁合金放入水解好的KH550酒精溶液中。取出晾干后，将硅烷偶联剂改性后的钙磷转化膜浸泡在聚乳酸的二氯甲烷溶液中，通过浸渍提拉法在其表面覆盖聚乳酸，得到KH550改性的镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合涂层。所得复合膜层表面形貌均匀平整。与未改性的复合膜层相比，具有更好的有机/无机相界面结合力以及更高的在人体体液中的抗腐蚀性。本发明专利技术制备方法简单新颖、便捷高效、成本低廉，对人体和环境无毒害作用，在生物骨组织工程领域有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种KH550改性镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜的方法
本专利技术属于生物医用领域，涉及一种金属表面防腐处理技术，具体涉及一种镁合金表面生物可降解涂层防腐技术。
技术介绍
镁合金被广泛认为是在骨组织工程领域具有广阔的临床应用前景的材料。由于其优异的生物相容性、良好的生物降解性和与人体骨相似的力学性能，长期以来被用作研究用骨植入物材料。然而，镁合金的临床应用受到其在人体液中的过快降解速率的极大限制。镁合金的快速降解会在骨组织完全愈合之前即损害其机械完整性，从而影响其临床应用。有多种防腐技术被尝试用以解决这一问题，如酸蚀、碱处理、阳极氧化、氟化物处理、钙系磷化物涂层、生物有机涂层等。其中，钙系磷化物涂层是实现镁合金在骨科植入物中应用的最有潜力的方法，因为其具有优异的生物相容性和诱导成骨性。然而，在钙系磷化物涂层中普遍存在大量孔洞缺陷。这些孔洞成为腐蚀介质侵蚀镁合金的通道，严重削弱涂层的耐蚀性。为了提高钙系磷化物涂层的耐蚀性，需要利用另一种缺陷较少的新涂层与其结合，对其进行封孔处理。聚乳酸由于其极佳的生物相容性和均匀的结构，是一种理想的封孔处理材料。作为一种可降解聚合物，被广泛用作骨科植入物、心血管支架和药物载体的基体。研究表明聚乳酸对镁基骨植入物在体液中的抗蚀性有增强作用。但钙系磷化物和聚乳酸之间的粘结强度很差，显著抑制聚乳酸/钙系磷化物复合涂层在长期服役中的防腐性能。迄今为止，提高聚乳酸/钙系磷化物复合涂层界面结合强度的相关技术还非常缺乏。这使得聚乳酸与钙系磷化物的结合强度成为聚乳酸/钙系磷化物复合涂层在骨植入物上实现临床应用的严重阻碍。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种利用硅烷偶联剂改性聚乳酸/钙系磷化物复合膜层的处理技术，该处理技术可以提高聚乳酸/钙系磷化物复合膜层的界面结合力和耐蚀性。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种利用硅烷偶联剂改性聚乳酸/钙系磷化物复合膜层的处理方法，其特征在于：采用AZ60镁合金作为基底，先对镁合金进行打磨，降低表面粗糙度，然后超声清洗去除表面油渍；配制一定量的钙磷转化液，将镁合金浸入其中，在表面得到单层钙系磷化膜；再配制一定比例的KH550偶联剂水解溶液，利用该溶液处理所得的钙系磷化膜；最后配制一定量的聚乳酸的二氯甲烷溶液，采用浸渍提拉法在其表面制得聚乳酸层。上述利用硅烷偶联剂改性聚乳酸/钙系磷化物复合膜层的处理方法，具体包括以下步骤：A、预处理：将AZ60镁合金条块分别用240-1000目的砂纸依次打磨。之后将打磨好的镁合金块在丙酮中超声清洗除油，干燥以备后续处理。B、钙系磷化膜的制备：将一定量的硝酸钙和磷酸加入1L蒸馏水中，均匀搅拌以制备钙磷转化液。再将配制好的钙磷转化液的pH值调节至2.7。然后将预处理后的AZ60镁合金在37℃下浸泡到所制备的钙磷转化溶液中，得到单层钙系磷化膜。最后，用蒸馏水冲洗并在空气中干燥。C、KH550改性处理：先制得1:9(乙醇∶水)比例的乙醇水溶液，再将一定量的KH550偶联剂溶解于乙醇溶液中，，得到6％体积分数的混合溶液。水解几小时后，将经过磷化处理的镁合金在制备好的水解液中浸泡，然后烧结并自然干燥。D、聚乳酸涂覆：将聚乳酸颗粒加入二氯甲烷中均匀混合，得到10％质量分数的混合溶液。然后将KH550处理后的镁合金浸入所制备的溶液中，并以恒定速度拉出，最后在室温下干燥。相比于现有技术，本专利技术具有以下优势：1.本专利技术通过KH550硅烷偶联剂对镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜层进行改性处理，使其在体液中的耐腐蚀性大幅提升。电化学测试表明：改性后的聚乳酸/钙系磷化物复合膜层腐蚀电位显著提升，而腐蚀电流则相应下降。2.本专利技术通过KH550硅烷偶联剂对镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜层进行改性处理，大幅提升了其有机/无机界面结合力。划格法胶带测试表明：复合膜层的结合力从4级上升至1级，涂层接近无破损状态。3.本专利技术的方法简单，便捷高效，对人体和环境无害，成本较低，是一种易于推广使用的新颖工艺。附图说明图1为未经过硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的扫描电镜照片；图2为经过硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的扫描电镜照片；图3为实施例1与未经过硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的极化曲线对比图；图4为实施例1与未经过硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的阻抗对比图；图5为实施例1与未经过硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的划格实验对比图。具体实施方式下面结合具体实施例和说明书附图对本专利技术做进一步详细说明。本实施案例在以本专利技术技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本专利技术的创造性，但本专利技术的保护范围不限于以下的实施例。实施例1一种利用KH550改性聚乳酸/钙系磷化物复合膜层的处理方法，包括以下步骤：A、预处理：将AZ60镁合金条块分别用240目、600目、800目和1000目的砂纸依次打磨。之后将打磨好的镁合金块在20ml丙酮中超声清洗10分钟，干燥以备后续处理。B、钙系磷化膜的制备：将23.6g的硝酸钙和34.2ml的磷酸加入1L蒸馏水中，均匀搅拌以制备钙磷转化液。再将配制好的钙磷转化液的pH值用浓氢氧化钠溶液调节至2.7。然后将预处理后的AZ60镁合金在37℃下浸入所制备的钙磷转化溶液中20分钟，得到单层钙系磷化膜。最后，用蒸馏水冲洗并在空气中干燥。C、KH550改性处理：将45ml水与5ml酒精混合制得1:9(乙醇∶水)比例的乙醇水溶液，再将3mlKH550偶联剂溶解于乙醇溶液中，得到6％体积分数的混合溶液。水解6小时后，将经过磷化处理的镁合金在制备好的水解液中浸泡2min，然后在100℃下烧结1小时并自然干燥。D、聚乳酸涂覆：将5g聚乳酸颗粒加入45g二氯甲烷液体中均匀混合，得到10％质量分数的混合溶液。然后将KH550处理后的镁合金浸入所制备的溶液中，并以240μm/s的恒定速度拉出，最后在室温下干燥。图1、图2分别是未经硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的扫描电镜照片和经硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的扫描电镜照片。对比这两种复合涂层可以发现，硅烷偶联剂KH550改性后的复合涂层表面更加均匀一致，无较大起伏，结构更加致密紧凑，缺陷明显减少，且无明显孔洞以及裂纹。用电化学工作站对未改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜和实施例1进行极化曲线以及阻抗测试，具体测试采用三电极体系，采用饱和甘汞电极为参比电极，铂黑电极为对电极，试样为工作电极，腐蚀介质为模拟体液，试样暴露的工作面积为1cm2，结果如图3、图4所示。从图3可以看出经过硅烷偶联剂改性后的复合膜具有相比于未改性更高的耐腐蚀性，其腐蚀电位显著提升，而腐蚀电流则与之相反，出现下降。图4也显示出同样的趋势，改性后的复合膜具有更高的极化电阻阻值，说明其耐腐蚀性显著提高。根据ASTM标准D3359－963进行了划格胶带试验，以比较聚乳酸/钙系磷化物复合涂层及硅烷偶联剂改性聚乳酸/钙系磷化物复合涂层的界面结合力。图5为实施例1与未经过硅烷偶联剂KH550改性的聚乳酸/钙系磷化物复合膜的划格实验对比图。对比两类复合膜，可以发现改性后的复合膜层表面只本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种KH550改性镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜的方法，其特征在于：采用AZ60镁合金作为基底，先对镁合金进行打磨，降低表面粗糙度，然后超声清洗去除表面油渍；配制一定量的钙磷转化液，将镁合金浸入其中，在表面得到单层钙系磷化膜；再配制一定比例的KH550偶联剂水解溶液，利用该溶液处理所得的钙系磷化膜；最后配制一定量的聚乳酸的二氯甲烷溶液，采用浸渍提拉法在其表面覆盖聚乳酸层。

【技术特征摘要】
1.一种KH550改性镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜的方法，其特征在于：采用AZ60镁合金作为基底，先对镁合金进行打磨，降低表面粗糙度，然后超声清洗去除表面油渍；配制一定量的钙磷转化液，将镁合金浸入其中，在表面得到单层钙系磷化膜；再配制一定比例的KH550偶联剂水解溶液，利用该溶液处理所得的钙系磷化膜；最后配制一定量的聚乳酸的二氯甲烷溶液，采用浸渍提拉法在其表面覆盖聚乳酸层。2.根据权利要求1所述的一种KH550改性镁合金表面聚乳酸/钙系磷化物复合膜的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：A、预处理：将AZ60镁合金条块分别用240-1000目的砂纸依次打磨，之后将打磨好的镁合金块在丙酮中超声清洗除油，干燥以备后续处理；B、钙系磷化膜的制备：将一定量的硝酸钙和磷酸加入1L蒸馏水中，均匀搅拌以制备钙磷转化液，再将配制好的钙磷转化液的pH值调节至2.7，然后将预处理后的AZ60镁合金在37℃下浸泡到所制备的钙磷转化溶液中，得到单层钙系磷化膜；最后，用蒸馏水冲洗并在空气中干燥；C、KH550改性处理：先制得1:9(乙醇∶水)比例的乙醇水溶液，再将一定量的KH550偶联剂溶解于乙醇溶液中，得到6％体积分数的混合溶液，水解几小时后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬新，李光玉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22