[发明专利]一种抗菌碳纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于聚合物基纳米复合材料的制备领域，具体地说是涉及一种抗菌碳纤维聚乳酸/复合材料及其制备方法，更具体地说是涉及一种Ag/GO/PLA/碳纤维/纳米复合材料及其制备方法。

技术背景

医疗器械是与人们生活,生命安全息息相关的特殊产品，其安全性、有效性备受关注，高抗菌性的新型医用材料具有重要的临床意义和广阔的应用前景。截至2015年9月底，全国医疗卫生机构数达99.0万个，其中：医院2.7万个，基层医疗卫生机构92.5万个，专业公共卫生机构3.5万个，其他机构0.3万个。与2014年9月底比较，全国医疗卫生机构增加8037个，其中：医院增加1600个，基层医疗卫生机构增加3422个，专业公共卫生机构增加2884个。因此，就医用CT医疗床板就有非常巨大的市场。

目前，市场上的CT医疗板多为碳纤维床板和玻璃钢床板。玻璃钢复合床板密度小，有良好的介电绝缘性能和隔热性能，但存在层间剪切强度低，长期耐温性差，易老化的缺点。碳纤维床板具有优异的力学性能，良好的化学稳定性和生物相容性，无毒无味，且X射线透过率高，损耗低，因此在医疗器械方面受到广泛关注。对于市场上常见的CT医疗板都需要消耗大量的人力物力进行清洁消毒。

发明内容

本发明的目的在于提高一种制造新型抗菌碳纤维/聚乳酸复合材料及其方法。该复合材料不仅具有质轻高强、极低的X射线吸收率的优点，而且具有优异的抗菌性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抗菌碳纤维/聚乳酸复合材料，主要由碳纤维和聚乳酸纳米复合材料按照体积比为40-50:50-60制备而成；

其中，所述的聚乳酸纳米复合材料是通过以下方法制备而成的:先把纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料分散在乳酸中，然后再将分散了纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料的乳酸进行原位复合得到聚乳酸纳米复合材料。

所述纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料占聚乳酸纳米复合材料总质量的质量百分含量为0.01％-10％。

所述的纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料的直径为10～30nm。

所述的纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料是由以下方法制备而成的：

1)将氧化石墨烯、无水乙醇和去离子水配成悬浮液，其中每40mg氧化石墨烯加15-17ml无水乙醇和3-5ml去离子水；

2)将步骤1)制成的悬浮液放入超声机，超声0.5-1小时；

3)向悬浮液中滴入3-氨丙基三乙氧基硅烷，并在室温下搅拌2小时以上，按照每40mg氧化石墨烯滴入0.2-0.5ml的3-氨丙基三乙氧基硅烷；

4)向步骤3)制备的悬浮液中滴加浓度为0.1mol/L的AgNO₃溶液，搅拌均匀后转移至反应釜内，密封高温100-120℃反应12小时以上，按照每40mg氧化石墨烯滴入5-10ml的0.1mol/L的AgNO₃溶液；

5)室温冷却，通过离心收集产物，并用乙醇和去离子水交替洗涤多次即得所述的纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料。

一种抗菌碳纤维/聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

一、制备聚乳酸纳米复合材料：

将纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料与乳酸倒入容器中混合，然后磁力搅拌，100℃下减压蒸馏2小时以上后，调节温度到140-160℃，加入辛酸亚锡和对甲苯磺酸，并通氮气，抽真空反应11小时以上，得到纳米银/氧化石墨烯与聚乳酸原位复合的聚乳酸纳米复合材料，其中，每0.03-1.2克的纳米银/氧化石墨烯纳米复合材料加100毫升乳酸，每100毫升乳酸加0.5-0.55克辛酸亚锡，0.08-0.16克对甲苯磺酸；

二、将步骤一所得聚乳酸纳米复合材料制成20～200微米的薄片，然后将聚乳酸纳米复合材料薄片和碳纤维布交替铺层，之后放入平板硫化机内，在140～160℃下热压成形，制成所述的抗菌碳纤维/聚乳酸复合材料。

本发明还提供一种抗菌碳纤维/聚乳酸复合材料的用途，其特征在于：所述的复合材料能用于制造医用碳纤维CT医疗床板。

本发明的原理如下:

对此，本发明将具有抗菌性的聚乳酸作为基体与碳纤维复合，在普通碳纤维床板良好性能的基础上，赋予其抗菌的优异性能，使其具有质量轻，减振性好，抗疲劳和耐腐蚀等优异性能。同时聚乳酸以其可降解、可回收，原料低廉，可再生等特点，而被作为一种环境友好、生物安全的新材料得到推广和应用。