[发明专利]剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸/聚丁二酸乙二醇酯生物复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，特别涉及一种剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸/聚丁二酸乙二醇酯生物复合材料的制备方法。

背景技术

左旋聚乳酸（PLLA）作骨移植替代材料植入体内后，随着骨创伤的逐渐治愈，能够通过酯键水解而逐渐降解，并最终分解为水和二氧化碳，被人体吸收或排出体外，无需二次手术取出，简化了手术程序且提高了治疗效果，从而成为新一代生物材料研究热点（Q.W.Zhang,V.N.Mochalin,I.Neitzel,etal.Mechanicalpropertiesandbiomineralizationofmultifunctionalnanodiamond-PLLAcompositesforbonetissueengineering[J].Biomaterials,2012,33(20):5067-5075.）。但是，单纯的聚乳酸材料断裂伸长率低、脆性大，难以满足某些医疗修复人体组织的要求。聚丁二酸乙二醇酯（PES）具有非常好的韧性，其断裂伸长率可达到PLLA的几十到几百倍。因此，可在PLLA材料中掺入一定比例的PES材料，提高PLLA材料的断裂伸长率，以期改善单纯PLLA材料存在的韧性差的问题。掺入一定量PES后，由于PES的力学强度低而导致PLLA/PES复合材料的强度随着降低。通过天然植物纤维增强改性聚乳酸可有效提高复合材料的力学性能和降解性能（A.Hidayat,S.Tachibana.Characterizationofpolylacticacid(PLA)/kenafcompositedegradationbyimmobilizedmyceliaofPleurotusostreatus[J].InternationalBiodeterioration&Biodegradation,2012,71:50-54.）。

剑麻纤维素纳米晶须具有高纯度、高结晶度、高杨氏模量、高强度（其强度2~3GPa）等特性，以及具有生物材料的轻质、可降解、生物相容及可再生等特点；同时，剑麻纤维素纳米晶须表面含有大量的羟基，具有很高的反应活性，经过修饰后的剑麻纤维素纳米晶须与聚合物具有良好的界面相容性，比纤维素更能有效提高复合材料的强度和韧性，适于作为高性能生物复合材料的增强材料（H.Mark.Defectsinnaturalfibres:theirorigin,characteristicsandimplicationsfornaturalfibre-reinforcedcomposites[J].JournalofMaterialsScience,2012,47(2):599-609;Q.F.Shi,C.J.Zhou,Y.Y.Yue,etal.Mechanicalpropertiesandinvitrodegradationofelectrospunbio-nanocompositematsfromPLAandcellulosenanocrystals[J].CarbohydratePolymers,2012,90(1):301-308.）。

本发明利用聚乳酸低聚物接枝剑麻纤维素纳米晶须与聚乳酸良好的相容性和界面结合作用制备剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸材料。然后采用溶液共混法制备具有良好的相界面结合力和稳定性、优秀的力学性能、降解性能和生物相容性的剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸/聚丁二酸乙二醇酯生物复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸/聚丁二酸乙二醇酯生物复合材料的制备方法。

本发明的思路：首先采用聚乳酸低聚物接枝剑麻纤维素纳米晶须，利用接枝后的剑麻纤维素纳米晶须与聚乳酸良好的相容性和界面结合作用制备剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸材料，然后采用溶液共混法制备具有良好相界面结合力和稳定性、优秀的力学性能、降解性能和生物相容性的剑麻纤维素纳米晶须增强聚乳酸/聚丁二酸乙二醇酯生物复合材料。

具体步骤为：

(1)由乳酸减压蒸馏制备提纯后的L-丙交酯单体，将剑麻纤维素纳米晶须与提纯后的L-丙交酯单体按照物质的量之比为1:99~30:70混合均匀后置于安瓿瓶中，然后在400℃下处理2h，真空冷却至室温，再加入引发剂辛酸亚锡然后抽真空，将安瓿瓶瓶内压强降至1Pa以下，用酒精喷灯封口，所加入的辛酸亚锡与L-丙交酯单体的物质的量之比为1:12000。