[发明专利]聚合物涂布的磺化聚酯-银纳米颗粒复合长丝及其制备方法

说明书

本发明提供了包括核颗粒和设置在所述核颗粒周围的壳聚合物的复合长丝及其制备方法，所述核颗粒包含磺化聚酯基质和分散在所述基质内的多个银纳米颗粒。可由这种复合长丝制造不同制品。

背景技术

本公开内容涉及用于熔融沉积成型(FDM)中的复合长丝，特别是聚合物涂布的复合物的长丝，其包含分散在复合材料基质各处的金属纳米颗粒。

医学界对用于不同应用的三维3D打印的依赖快速增加，并且涵盖例如组织和器官制造、可定制装置(例如假肢、护口器、矫形器、助听器和植入物)以及与受控药物递送和个性化药物生产相关的制药探索的领域。这些医学应用中的许多需要能够抑制细菌、微生物、病毒或真菌生长的复合材料。用于3D打印的其他产品，例如厨房工具、玩具、教育材料和无数的家庭用品也为细菌生长提供有利的环境，并且因此抗菌复合材料也期望与这些产品结合使用。由于3D打印材料的分层构造，细菌生长的潜力可为非常显著的，尤其是因为某些细菌菌株实际上可在这些材料的详细结构组成内茁壮生长。单独的洗涤不能完全消毒这些产品的表面和裂缝。

因此，存在对用于3D打印的具有抗菌性的新材料的需要。3D打印方法之一是FDM，其是常见的添加制造(3D打印)技术。FDM是用于从计算机辅助设计(CAD)模型制造物理3D物体的叠层制造技术。FDM技术可处理常见的3D打印材料，例如聚乳酸(PLA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和高密度聚乙烯(HDPE)。FDM基于加热并随后挤出原料材料的原理操作，所述原料材料通常为一系列堆叠的图案化层，由此形成构造体。FDM过程采用熔融的热塑性塑料/聚合物作为用于经由熔融塑料的挤出制备3D制品的构建材料。该建模过程是多步骤方法，其中呈现计算机辅助设计，在医学应用的情况下，该模型将来自超声、计算机断层摄影术扫描或磁共振成像。随后由设置所需构建参数的软件处理该设计。文件数据被FDM仪器用于构建制品。将长丝材料的卷轴进料到带头的挤出头内，所述带头的挤出头以逐层的方式将半液体材料递送到构建平台上。随着模型的建立，由于构建室的温度差异，层在沉积时固化。在一些情况下，头部还可挤出可移除的支撑材料，所述支撑材料充当支架以在制品层冷却时使制品层保持在适当位置。该支撑材料可随后经由加热、折断或洗涤(在超声波振动罐中)去除。美国专利号5,121,329中描述了用于构建模型的沉积材料的逐层方法。用于通过沉积可流动的建模材料层制备三维模型的仪器和方法的例子在美国专利号4,749,347、美国专利号5,121,329、美国专利号5,303,141、美国专利号5,340,433、美国专利号5,402,351、美国专利号5,503,785、美国专利号5,587,913、美国专利号5,738,817、美国专利号5,764,521和美国专利号5,939,008中描述。挤出头将加热的可流动的建模材料从喷嘴挤出到基部上。基部包括可移除地附着至建模平台的建模基底。随着挤出头和基部通过x-y-z台架系统在三个维度中相对于彼此移动，挤出材料在由CAD模型限定的区域中逐层沉积。在沉积之后材料固化以形成三维模型。公开了可使用热塑性材料可用作建模材料，并且该材料可在沉积后通过冷却固化。

发明内容

在一些方面，本文的实施例涉及复合长丝，所述复合长丝包含核颗粒和设置在所述核颗粒周围的壳聚合物，其中所述核颗粒包含磺化聚酯基质；和分散在所述基质内的多个银纳米颗粒；其中所述银纳米颗粒以约0.5ppm至约50,000ppm的范围存在于所述复合长丝中；并且另外，其中所述复合长丝具有约0.5mm至约5mm的直径。

在一些方面，本文的实施例涉及产生复合长丝的方法，所述方法包括：在无有机溶剂中加热磺化聚酯树脂；将银(I)离子溶液加入所述无有机溶剂中的加热树脂中，以形成混合物；将还原剂溶液加入所述混合物中，由此形成包含磺化聚酯基质和设置在所述磺化聚酯基质内的多个银纳米颗粒的核颗粒的乳液；将苯乙烯单体和引发剂加入所述核颗粒的乳液中，以形成设置在所述核颗粒周围的壳聚合物，由此形成复合结构；使复合颗粒的乳液聚集，以形成聚集颗粒；使所述聚集颗粒聚结，以形成聚结颗粒；洗涤所述聚结颗粒，由此形成复合粉末；和挤出所述复合粉末以产生复合长丝。