CN105268031A

CN105268031A - 一种医用植物纤维热塑性复合固定材料及其制备方法

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Publication number: CN105268031A
Application number: CN201510646546.9A
Authority: CN
Inventors: 劳永华; 黄育铭; 黄岳山; 支晓兴
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明属于医用材料的技术领域，公开了一种医用植物纤维热塑性复合固定材料及其制备方法。所述固定材料由植物纤维热塑性复合材料、胶黏剂以及医用织物制备而成；或者直接由植物纤维热塑性复合材料制备而成；所述制备植物纤维热塑性复合材料的原料包括热塑性高分子材料、植物纤维、无机填料、硅烷偶联剂。所述方法为将植物纤维热塑性复合材料的原料进行共混和挤出，造粒，压制平板，冲孔，得到植物纤维热塑性复合材料；或者采用胶黏剂将植物纤维热塑性复合材料与医用织物粘合起来，得到医用植物纤维热塑性复合固定材料。所制备的固定材料具有密度低、透气性好、性能好、软化温度低、耐水性好等特点。

Description

一种医用植物纤维热塑性复合固定材料及其制备方法

技术领域

本发明属于医用材料的技术领域，具体涉及一种医用植物纤维热塑性复合固定材料及其制备方法。

背景技术

目前医疗外科的固定材料的大多使用石膏材料、有机功能高分子材料等。但是这些材料在使用时仍然存在许多缺陷。石膏固定材料虽然来源广泛，但是其笨重(密度大)、不透气、容易损坏、不方便X-线透过、一旦成型就不可以再次矫形，并且该材料的拆除既不安全，也不方便。有机功能高分子材料使用的是热固性聚氨酯硬质发泡材料，其出现取代了石膏材料的一般缺点。但是热固性聚氨酯硬质发泡材料的加热温度在100℃以上，温度过高使患者难以承受；热固性聚氨酯硬质发泡材料发泡时产生的热量有可能会伤害到治疗部位。另外，热固性聚氨酯硬质发泡材料降解比较困难，不环保。

开发一种密度低、透气性能好、高强度、较好的透过X-线、加热温度低、不引起患者的皮肤过敏、可多次热矫形、医生装卸方便、可以生物降解的新型的医疗外科热缩性固定材料成为人们研究的重点之一。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的提供一种医用植物纤维热塑性复合固定材料。所制备的复合固定材料具有性能好、密度低、透气性好、加热温度低、可多次热矫形、医生装卸方便、环保等特点。

本发明的另一目的在于提供上述医用植物纤维热塑性复合固定材料的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种医用植物纤维热塑性复合固定材料由植物纤维热塑性复合材料、胶黏剂以及医用织物制备而成；或者所述医用植物纤维热塑性复合固定材料直接由植物纤维热塑性复合材料制备而成。

所述胶黏剂为聚氨酯胶黏剂，所述聚氨酯胶是由聚己内酯，聚四氢呋喃二醇，六亚甲基二异氰酸酯在溶剂中采用溶液法制备而成。

所述植物纤维热塑性复合材料的原料组分包括热塑性高分子材料、植物纤维、无机填料、硅烷偶联剂；所述热塑性高分子材料：植物纤维：无机填料：硅烷偶联剂的质量比为(10～80)：(5～70)：(10～90)：(0～10)；所述无机填料为碳酸钙、高岭土或钛白粉中的一种以上；当无机填料为混合物时，所述碳酸钙：高岭土：钛白粉的质量比为(20～80)：(20～80)：(0～10)；

所述植物纤维热塑性复合材料的原料组分还包括壳聚糖、明胶、胶原蛋白；所述壳聚糖：明胶：胶原蛋白的质量比为(5～15)：(3～25)：(0～1)；所述壳聚糖与热塑性高分子材料的质量比为(5～15)：(10～80)。

所述制备植物纤维热塑性复合材料的原料还包括着色剂，所述着色剂与热塑性高分子材料的质量比为(0～5)：(10～80)。

所述着色剂为钛白粉(二氧化钛)、锌粉(氧化锌)、镉红、三氧化二铁、炭黑、铬黄、锌黄或汉沙黄中的一种以上。

所述热塑性高分子材料为聚己内酯，聚氨酯，硅橡胶，聚酯纤维，聚乙烯基吡咯烷酮，聚醚醚酮，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乙烯醇，聚乳酸，聚乙烯，聚羟基烷酸酯或葡甘聚糖中的一种以上。所述硅橡胶为聚二甲基硅氧烷，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述聚羟基烷酸酯的商品名为Mater－Bi。

所述热塑性聚氨酯是由聚己内酯，聚四氢呋喃，六亚甲基二异氰酸酯和溶剂采用溶液法制备而成。

所述聚己内酯的平均分子量为20000-100000，聚氨酯的平均分子量为10000-20000，硅橡胶的平均分子量为10000-100000，聚酯纤维的平均分子量为10000-20000，聚乙烯基吡咯烷酮的平均分子量为60000-100000，聚醚醚酮的平均分子量为15000-50000，聚甲基丙烯酸甲酯的平均分子量为10000-20000，聚乙烯醇的平均分子量为10000-20000，聚乳酸的平均分子量为1000-90000，聚乙烯的平均分子量为100000-200000，聚羟基烷酸酯的平均分子量为10000-200000。

所述硅烷偶联剂为KH-540、KH-550、KH-560、KH-570、KH-590、KH-792、Si-602、Si-563、A-171、A-172或Si-780中的一种以上。

所述植物纤维为木屑，竹屑，稻壳，稻草，麦秸秆，玉米秸秆，棉花秆，甘蔗，亚麻，苎麻，黄麻，竹纤维，棉，木棉，剑麻，蕉麻，椰子纤维中一种，或几种植物中提取而来，所述植物纤维为粉末状，其直径为0.01～3mm。

所述医用植物纤维热塑性复合固定材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将植物纤维热塑性复合材料的各原料组分按重量比进行共混和挤出造粒，压制平板，冲孔，得到植物纤维热塑性复合材料；所述共混和挤出的温度为60～80℃，螺杆的转速为45～105r/min；所述压制平板的温度为60～80℃，所述压制平板的时间为20～35min，所述冲孔的温度为60～80℃，所述冲孔保温的时间为15～25min。

(2)或者采用胶黏剂将植物纤维热塑性复合材料与医用织物粘合起来，得到医用植物纤维热塑性复合固定材料。

所述医用织物携带有骨修复中草药，动物油脂或其他保健药物。

所述骨修复中草药为骨碎补、鹿角胶、血竭、石菖蒲、土鳖虫、百草霜、黄芪、何首乌、白芷、甘草、木瓜、川穹、红花、天麻、五加皮、秦艽或桑寄生中一种以上，所述动物油脂包括棕榈酸、硬脂酸的甘油三酸酯、雪貂油、鲸油或/和鱼油。

所述医用植物纤维热塑性复合固定材料的软化温度为40～70℃，温度低于40℃以下，在1～10min内即可冷却固化。

相对于现有技术，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明所制备的固定材料密度低、透气性好、性能好(强度高、韧性好)、并具有较好的耐水性和X射线穿透性；

(2)所述固定材料软化温度低，易于矫正成型和拆卸，也不会给患者带来不适；同时所述材料可多次热矫形。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例1

在密闭干燥的混炼机中，加入50重量份的聚己内酯(聚己内酯分子量为10000)，30重量份的植物纤维(木屑，其粒径为1～2mm)，10重量份的碳酸钙和5重量份的KH-550，于75℃混炼3h，挤出、造粒；将颗粒状的材料放入热塑性平板制造机中，于65℃保温保压30min，制得板材；将板材放入多孔平板制造机中，于65℃保温保压20min，得到医疗外科植物纤维热塑性复合固定材料。所述板材拉伸强度为11MPa，软化温度为55℃，密度为1.415g/ml。

实施例2

将70重量份的聚己内酯(聚己内酯分子量为10000)，45重量份的植物纤维(竹屑，其粒径为1～3mm)，10重量份的碳酸钙，1重量份的钛白粉和5重量份的KH-550，于80℃混炼3h，挤出、造粒；将颗粒状的材料放入热塑性平板制造机中，于75℃保温保压30min，得到板材；将板材放入多孔平板制造机中，于75℃保温保压20min，得到医疗外科植物纤维热塑性复合固定材料。所述板材拉伸强度为12MPa，。软化温度为60℃，密度为1.42g/ml。

实施例3

在实施例1的基础上，将5重量份的KH-550改为3重量份的KH-550和2重量份的Si-602混合硅烷偶联剂，其他条件与实施例1相同。所述板材拉伸强度为10MPa，软化温度为52℃，密度为1.354g/ml。

实施例4

在密闭干燥的混炼机中，加入80重量份的聚己内酯(聚己内酯分子量为10000)，70重量份的植物纤维(木屑)，30重量份的碳酸钙和10重量份的KH-560，于60℃混炼3h，挤出、造粒；将颗粒状材料放入热塑性平板制造机中，于75℃保温保压30分钟，制得板材；将板材放入多孔平板制造机中，于75℃保温保压20分钟，得到固定材料；然后将固定材料与携有百草霜的医用织物通过聚氨酯胶黏剂进行粘结，得到医疗外科植物纤维热塑性复合固定材料。所得板材拉伸强度为14MPa，软化温度为56℃，密度为1.378g/ml。

实施例5

在密闭干燥的混炼机中，加入20重量份的聚乳酸(分子量为20000)，5重量份的植物纤维(木屑)，10重量份的碳酸钙、1重量份的KH-570，15重量份明胶、1重量份胶原蛋白以及10重量份壳聚糖，于50℃混炼2h，挤出、造粒；将颗粒状材料放入热塑性平板制造机中，于70℃保温保压30分钟，制得板材；将板材放入多孔平板制造机中，于70℃保温保压20分钟，得到医疗外科植物纤维热塑性复合固定材料。所述板材拉伸强度为12MPa。软化温度为63℃，密度为1.466g/ml。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：由植物纤维热塑性复合材料、胶黏剂以及医用织物制备而成；或者所述医用植物纤维热塑性复合固定材料直接由植物纤维热塑性复合材料制备而成。

2.根据权利要求1所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述植物纤维热塑性复合材料的原料包括热塑性高分子材料、植物纤维、无机填料、硅烷偶联剂；所述热塑性高分子材料：植物纤维：无机填料：硅烷偶联剂的质量比为(10～80)：(5～70)：(10～90)：(0～10)。

3.根据权利要求2所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述热塑性高分子材料为聚己内酯，聚氨酯，硅橡胶，聚酯纤维，聚乙烯基吡咯烷酮，聚醚醚酮，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乙烯醇，聚乳酸，聚乙烯，聚羟基烷酸酯或葡甘聚糖中的一种以上。

4.根据权利要求3所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述聚己内酯的平均分子量为20000-100000，聚氨酯的平均分子量为10000-20000，硅橡胶的平均分子量为10000-100000，聚酯纤维的平均分子量为10000-20000，聚乙烯基吡咯烷酮的平均分子量为60000-100000，聚醚醚酮的平均分子量为15000-50000，聚甲基丙烯酸甲酯的平均分子量为10000-20000，聚乙烯醇的平均分子量为10000-20000，聚乳酸的平均分子量为1000-90000，聚乙烯的平均分子量为100000-200000，聚羟基烷酸酯的平均分子量为10000-200000；所述硅橡胶为聚二甲基硅氧烷，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

5.根据权利要求2所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH-540、KH-550、KH-560、KH-570、KH-590、KH-792、Si-602、Si-563、A-171、A-172或Si-780中的一种以上；

所述植物纤维为木屑，竹屑，稻壳，稻草，麦秸秆，玉米秸秆，棉花秆，甘蔗，亚麻，苎麻，黄麻，竹纤维，棉，木棉，剑麻，蕉麻，椰子纤维中一种以上。

6.根据权利要求2所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述无机填料为碳酸钙、高岭土或钛白粉中的一种以上；当无机填料为混合物时，所述碳酸钙：高岭土：钛白粉的质量比为(20～80)：(20～80)：(0～10)。

7.根据权利要求2所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述植物纤维热塑性复合材料的原料还包括壳聚糖、明胶、胶原蛋白；

所述壳聚糖：明胶：胶原蛋白的质量比为(5～15)：(3～25)：(0～1)；所述壳聚糖与热塑性高分子材料的质量比为(5～15)：(10～80)。

8.根据权利要求2所述医用植物纤维热塑性复合固定材料，其特征在于：所述植物纤维热塑性复合材料的原料还包括着色剂；所述着色剂与热塑性高分子材料的质量比为(0～5)：(10～80)；

所述着色剂为钛白粉、锌粉、镉红、三氧化二铁、炭黑、铬黄、锌黄或汉沙黄中的一种以上。

9.根据权利要求1～8任一项所述医用植物纤维热塑性复合固定材料的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：

(1)将植物纤维热塑性复合材料的各原料按质量比进行共混和挤出，造粒，压制平板，冲孔，得到植物纤维热塑性复合材料；

10.根据权利要求9所述医用植物纤维热塑性复合固定材料的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述共混和挤出的温度为60～80℃，螺杆的转速为45～105r/min；所述压制平板的温度为60～80℃，所述压制平板的时间为20～35min，所述冲孔的温度为60～80℃，所述冲孔保温的时间为15～25min；

步骤(2)中所述胶黏剂为聚氨酯交联剂；

步骤(2)中所述医用织物携带有骨修复中草药，动物油脂或保健药物；

所述骨修复中草药为骨碎补、鹿角胶、血竭、石菖蒲、土鳖虫、百草霜、黄芪、何首乌、白芷、甘草、木瓜、川穹、红花、天麻、五加皮、秦艽或桑寄生中一种以上，所述动物油脂为棕榈酸、硬脂酸的甘油三酸酯、雪貂油、鲸油或鱼油中的一种以上。