CN114848910A - 一种压电高分子材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压电高分子材料的制备方法。将左旋聚乳酸(PLLA)和PHBV(3‑羟基丁酸酯和3‑羟基戊酸酯共聚物)材料按照一定比例混合，溶于二氯甲烷中，将一定体积的前述高分子溶液缓慢加入正在搅拌的一定浓度的聚乙烯醇水溶液中，在一定温度下，搅拌一定的时间，将聚乙烯醇水溶液中的高分子微球静置沉淀，洗涤数次，并在50℃下干燥12h，即可得到最终粉体，将粉体注入特定形状的金属模具中并加热烧结，即可得到具有特定形状的压电组织修复支架材料。本发明与现有技术相比的优点在于：1)，所获得的高分子材料，具有优良的压电性能；2)，所获得的高分子材料，具有良好的可加工性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是指一种压电高分子材料的制备方法。
背景技术
压电材料可以将压力转化为电压，或者实现相反的作用，可作为一种换能器件，广泛应用于扬声器、压力传感器和能量拾取装置，压电陶瓷是一种经典的压电材料，具有特征频率高、压电系数高的特点，但受限于陶瓷的成型制备工艺，压电陶瓷具有难以加工的缺陷，由聚偏氟乙烯(PVDF)衍生出来的一系列含氟压电高分子材料，压电系数略低于压电陶瓷，但其具有良好的成型加工特性，广泛用于工业和消费领域，有研究表明，压电材料具有诱导组织再生的潜力，尤其对于人体承重部位的软骨组织，膝关节是人体承重最大的关节之一，膝关节软骨的缺损往往难以自我修复，而压电材料具有诱导关节软骨再生的潜力，然而PVDF 作为组织工程修复材料，具有不可降解的缺陷，可降解的压电高分子材料主要包括天然压电高分子材料和合成压电高分子材料，前者往往具有较低的压电系数，难以满足关节软骨再生的需要，而合成压电高分子材料，如左旋聚乳酸，其具有较好的压电特性，但其压缩模量太大，难以满足关节软骨部位组织再生的模量匹配需要，本发明创造性地将左旋聚乳酸材料和另一种天然来源的可降解高分子材料按照一定比例复合，最终制成了一种压电性能优良且和软骨区域模量匹配的复合压电高分子材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压电性能优良且和软骨区域模量匹配的复合压电高分子材料的制备方法，用于关节软骨的再生修复。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：其制作步骤为将左旋聚乳酸(PLLA)和PHBV(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物)材料按照比例混合，溶于二氯甲烷中，将前述高分子混合溶液缓慢加入正在搅拌的的聚乙烯醇水溶液中，加热搅拌，将聚乙烯醇水溶液中的高分子微球静置沉淀，洗涤多次，并在50℃下干燥12h，即可得到最终粉体，将粉体注入特定形状的金属模具中并加热烧结，即可得到具有特定形状的压电组织修复支架材料。
优选地，PLLA和PHBV的质量比在7:3～1:9之间。
优选地，所述PLLA和PHBV的高分子混合物在二氯甲烷中的质量分数为10％～30％。
优选地，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为1～3％。
优选地，所述聚乙烯醇水溶液的体积为2500～4000ml。
优选地，所述聚乙烯醇水溶液的搅拌方式为机械搅拌，转速为100～400rpm。
优选地，所述搅拌温度为30～50℃，搅拌时间为12～24h。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：1)，所获得的高分子材料，具有优良的压电性能；
2)，所获得的高分子材料，具有良好的可加工性。
附图说明
图1是本发明一种压电高分子材料的制备方法的PHBV和PLLA在不同质量比下的压缩模量示意图。
图2是本发明一种压电高分子材料的制备方法的PHBV和PLLA在不同质量比下的机电响应幅值示意图。
图3是本发明一种压电高分子材料的制备方法的PHBV和PLLA在7:3质量比下的压电响应曲线示意图。
图4是本发明一种压电高分子材料的制备方法的PLLA的压电响应曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1-4，一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：其制作步骤为将左旋聚乳酸(PLLA)和PHBV(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物)材料按照比例混合，溶于二氯甲烷中，将前述高分子混合溶液缓慢加入正在搅拌的的聚乙烯醇水溶液中，加热搅拌，将聚乙烯醇水溶液中的高分子微球静置沉淀，洗涤多次，并在50℃下干燥12h，即可得到最终粉体，将粉体注入特定形状的金属模具中并加热烧结，即可得到具有特定形状的压电组织修复支架材料。
所述PLLA和PHBV的质量比在7:3～1:9之间，所述PLLA和PHBV的质量最优比为3:7，所述PLLA和PHBV的高分子混合物在二氯甲烷中的质量分数为10％～30％，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为1～3％，所述聚乙烯醇水溶液的体积为2500～4000ml，所述聚乙烯醇水溶液的搅拌方式为机械搅拌，转速为100～400rpm，所述搅拌温度为30～50℃，搅拌时间为12～24h。
本发明在具体实施时，(一)PLLA和PHBV高分子溶液的配制，将60g PLLA和140gPHBV 溶于800mL二氯甲烷中，37℃搅拌2h使溶解完全。
(二)聚乙烯醇水溶液的配制，将52.5g聚乙烯醇粉末3500mL蒸馏水中。50℃搅拌2h使溶解完全。
(三)溶剂的挥发和微球的形成，待聚乙烯醇水溶液已经溶解完全并且冷却到室温，将 PLLA和PHBV高分子溶液缓慢加入正在以350rpm的转速搅拌的聚乙烯醇水溶液中，将搅拌体系的温度设为35℃，搅拌24h。
(四)微球的洗涤和干燥，将搅拌体系静置，使微球沉降，待微球沉降完全，弃去上清液，重新加入蒸馏水或自来水进行清洗，反复清洗5～8次，将所得微球在50℃干燥箱中干燥 12h，即可得到最终的具有压电特性的高分子微球。
(五)微球的烧结和成型，将微球粉体注入不锈钢模具中，200℃保温12h使之充分熔融成型，冷却到室温，从模具中取出材料，即可得到具有压电特性、生物可降解特性且和软骨压缩模量匹配的高分子材料。
最后应当说明的是：以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。但凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：其制作步骤为将左旋聚乳酸(PLLA)和PHBV(3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物)材料按照比例混合，溶于二氯甲烷中，将前述高分子混合溶液缓慢加入正在搅拌的的聚乙烯醇水溶液中，加热搅拌，将聚乙烯醇水溶液中的高分子微球静置沉淀，洗涤多次，并在50℃下干燥12h，即可得到最终粉体，将粉体注入特定形状的金属模具中并加热烧结，即可得到具有特定形状的压电组织修复支架材料。
2.根据权利要求1所述的一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：PLLA和PHBV的质量比在7:3～1:9之间。
3.根据权利要求1所述的一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述PLLA和PHBV的高分子混合物在二氯甲烷中的质量分数为10％～30％。
4.根据权利要求1所述的一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇水溶液的浓度为1～3％。
5.根据权利要求1所述的一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇水溶液的体积为2500～4000ml。
6.根据权利要求1所述的一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇水溶液的搅拌方式为机械搅拌，转速为100～400rpm。
7.根据权利要求1所述的一种压电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌温度为30～50℃，搅拌时间为12～24h。
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