[发明专利]表面泡沫状炭/炭复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种炭/炭复合材料的制备方法，特别是涉及一种表面泡沫状炭/炭复合材料的制备方法。

背景技术

炭/炭复合材料是基体相和增强相均由碳元素组成的复合材料，其继承了碳材料固有的生物相容性。由于纤维增强相的存在，克服了单一碳材料的脆性，赋予其高韧性、高强度等特点。另外，其耐疲劳、摩擦性能优越、质量轻、具有一定的假塑性、微孔有利于组织生长，特别是其弹性模量与人骨相当，能够有效的缓解应力遮挡效应，减少骨吸收行为。此外，碳纤维预制体的结构可以进行编织，因而可以设计其力学性能。因此炭/炭复合材料是一种综合性能优异的人体骨骼替换材料，具有较好的应用前景。但是适用于人体骨骼替换的炭/炭复合材料的表面结构还不明确。

文献1“V.Pesakova，Z.Klezl，K.Balik，et al.Biomechanical and Biological Properties of the Implant Material Carbon-Carbon Composite Covered with Pyrolytic Carbon.Journal of Materials Science：Materials in Medcine.2000，11(12)：793～798”报道了在医用炭/炭复合材料表面制备热解碳，从而消除了复合材料中纤维相、基体相和孔洞相的微观结构差异，在炭/炭复合材料表面形成了均匀一致的表面结构。

文献2“B.Lucie，S.Vladimir，K.Olga，et al.Polishing and coating carbon fiber-reinforced carbon compo sites with a carbon-titanium layer enhances adhesion and growth of osteoblast-like MG63 cells and vascular smooth muscle cells in vitro.Journal of Biomedical Materials Research，2001；54(4)：567-578”报道了采用胶质SiO₂对医用炭/炭复合材料表面进行抛光处理，从而在炭/炭复合材料表面形成了具有较低粗糙度的表面状态。

文献3“专利公开号是CN102226291A的中国发明专利”公开了一种，该方法对医用炭/炭复合材料进行阳极氧化处理，从而在炭/炭复合材料表面形成了具有较好润湿性的表面状态。

但是上述表面处理方法未能在医用炭/炭复合材料的表面形成多孔结构，因而难以促使成骨细胞在医用炭/炭复合材料形成良好的附着，采用上述表面处理方法的炭/炭复合材料的初始细胞粘附率为40％～60％。

发明内容

为了克服现有的制备方法制备的炭/炭复合材料的初始细胞粘附率较差的问题，本发明提供一种表面泡沫状炭/炭复合材料的制备方法。该方法通过在炭/炭复合材料表面涂刷碳泡沫料浆，经过固化和碳化，从而在保持炭/炭复合材料优异的力学性能的基础上在其表面制备出多孔泡沫结构，改善成骨细胞在炭/炭复合材料表面的附着行为。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种表面泡沫状炭/炭复合材料的制备方法，其特点是包括以下步骤：

(1)将炭/炭复合材料依次用400#和1500#砂纸打磨，然后用丙酮、无水乙醇和蒸馏水超声清洗后放入真空干燥箱中干燥，所得样品标记为A；

(2)将酚醛微球和酚醛树脂按照体积比1∶1～4∶1加入无水乙醇中，在磁力搅拌器上搅拌混合形成均匀的溶液；

(3)将步骤(2)配置的溶液均匀涂刷于样品A表面，重复涂刷2～5次，所得样品标记为B；

(4)将样品B置于烘箱中，在50～70度保温9～15小时，然后升温至80～100度保温1～3小时，然后升温至110～130度保温10～14小时，得到样品C；

(5)将样品C置于真空炉中，以20～30度/小时的升温速度升温至600～700度，然后以50～70度/小时的升温速度升温至900～1000度并保温1～3小时，然后以50～70度/小时的降温速度降温至300～400度，冷却得到表面泡沫状的炭/炭复合材料。

本发明的有益效果是：由于在炭/炭复合材料表面涂刷碳泡沫料浆，经过固化和碳化，从而在保持炭/炭复合材料优异的力学性能的基础上在其表面制备出多孔泡沫结构，改善成骨细胞在炭/炭复合材料表面的附着行为，表面细胞附着率由背景技术的40％～60％提高到了70％～85％。