CN1189516A - 热塑性高分子分子复合材料及其制法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热塑性高分子分子复合材料,它是用大于20取向度的热塑性高分子材料纤维作增强剂与同种热塑性高分子材料基体热压复合而得。这种分子复合材料由于增强剂与基体为同种材料,因此增加了两者界面相容性和作用力,提高了材料的强度。特别适合于用作人体(或动物体)内能降解吸收的材料,如人造骨材料。本发明提供了分子复合材料的制法。
Description
本发明涉及增强的热塑性高分子材料，具体地说，是热塑性高分子分子复合材料。
高分子材料具有性能优异、加工方便、可以改性等特点。然而热塑性高分子材料由于其分子链在通常状态下呈卷曲状，它的实际强度仅为理论强度的3-30％。为了提高热塑性高分子材料的实际强度，现有采用共聚改性或增强等方法。前者的缺点是工艺复杂、成本高，且并非所有的热塑性高分子材料都可共聚改性。后者的缺点是既要选择合适的增强剂(现在常用的增强剂是各种高强度纤维，如玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维等，它们和热塑性高分子基体具有不同的化学组成和结构)，还要在增强剂和热塑性高分子基体之间进行适当的界面改性，提高两者界面相互作用和相容性。这不仅增加了技术复杂性和材料成本，增强剂与热塑性高分子基体之间仍是材料性能的薄弱环节。在有些情况下，如可降解吸收的生物材料，则不能用不能降解吸收的不同于基体材料的增强剂增强。
本发明的目的在于提供一种增强剂和基体材料的化学组成相同的热塑性高分子分子复合材料，及其制法和用途。
本发明的技术方案是：
一种热塑性高分子分子复合材料，它是用取向度大于20的热塑性高分子材料的纤维作增强剂，与同种热塑性高分子材料基体热压复合而得的热塑性高分子分子复合材料。
上述的热塑性高分子分子复合材料可以是聚-D，L-乳酸分子复合材料。
上述的热塑性高分子分子复合材料的制法，是将热塑性高分子材料加热至100℃以上挤出，经高速拉伸，使其成分子链多数平行排列(具有一定的取向度，一般取向度应大于20)的纤维，以此种具有一定取向度的纤维状热塑性高分子作为增强剂，将它和具有相同化学组成和结构的热塑性高分子基体(未经拉伸)热压复合，即制得热塑性高分子分子复合材料。
对于聚-D，L-乳酸分子复合材料，其制法是将聚-D，L-乳酸纤维加热至160-200℃，在挤出的同时以38-140m/min的拉伸速率条件下制成取向度大于20的聚-D，L-乳酸纤维，将所得的聚-D，L-乳酸纤维平行或网格状置入模具内，与未经拉伸的聚-D，L-乳酸加热加压复合，即制得聚-D，L-乳酸分子复合材料。
此种聚-D，L-乳酸分子复合材料有很好的强度，无毒，在人体或动物体内能降解吸收，因此可以作为人造骨、骨修复或内固定材料。
本发明的热塑性高分子复合材料，其增强剂是经高速拉伸具有一定取向度的与基体相同的高分子材料纤维，因此与基体复合成分子复合材料后，起增强作用的纤维因其经过高速拉伸，具有一定的取向度，实际强度大大增加，又由于增强剂与基体是同种高分子材料，所以相容性好，不存在界面的问题，大大地提高了材料的强度，并且制法简便、成本低。例如用聚-D-乳酸或聚-L-乳酸作为人造骨虽然它有良好的组织相容性，在使用期内能保持性能稳定，在使用期结束后能降解成人体的代谢产物--乳酸，进而通过生化反应变成CO2和H2O被排出体外，并且便于加工等优点，但其原料D-乳酸或L-乳酸成本太高，用聚-D.L-乳酸虽也有上述优点且成本低，但其强度不高，不能用作人造骨材料。本发明的聚-D.L-乳酸分子复合材料不但具有良好的组织相容性，在使用期保持稳定，在使用期结束后能降解成人体的代谢产物--乳酸，进而通过生化反应变成CO2和H2O，被排出体外，便于加工等优点，且降解速度比聚-D-乳酸或聚-L-乳酸快，更有利于骨骼的生长愈合，成本比聚-D-乳酸或聚-L-乳酸低得多，而强度则比聚D-，L-乳酸高得多。本发明的聚-D，L-乳酸分子复合材料的拉伸强度不小于40MPa，弯曲强度不小于120MPa，弯曲模量不小于4000MPa。本发明的聚-D，L-乳酸分子复合材料无毒，在人体内条件下，三个月后开始降解为人体的代谢产物--乳酸，成本低，可用作人造骨、骨修复或内固定材料。
附图说明：图1为未经分子复合的聚-D，L-乳酸的DSC谱；
图2为聚-D.L-乳酸分子复合材料的DSC谱。
实施例：将数均分子量为51700，重均分子量为73600的聚-D，L-乳酸放入挤出机中，在180℃和38m/min拉伸速率条件下制成取向度为20的聚-D，L-乳酸纤维(丝)，将所得的聚-D.L-乳酸纤维平行置入模具内和未经拉伸的聚-D，L-乳酸在180℃，0.7MPa压力条件下热压复合制得增强剂和基体化学组成相同的聚-D.L-乳酸分子复合物。
用CDR-1型差示扫描量热仪(DSC)，以10℃/min的速率升温，在25-300℃范围内扫描，测定聚-D，L-乳酸分子复合材料的动态力学性能，结果见图1、图2。按GB9341-88规定的三点法，用万能拉力机测定聚-D，L-乳酸分子复合材料的弯曲模量为5156MPa，弯曲强度为155.4MPa，按GB1040-79测定其拉伸强度为44.5MPa。未经分子复合的聚-D，L-乳酸弯曲模量为4005MPa，弯曲强度为120.6MPa，拉伸强度为36.2MPa。
用数均分子量为25200，重均分子量为80300的聚-D，L-乳酸重复上述步骤制成聚-D.L-乳酸分子复合材料，其弯曲模量为4012MPa，弯曲强度为120.1MPa，拉伸强度为36.4MPa，未经分子复合的聚-D.L-乳酸其弯曲模量为3601MPa，弯曲强度95.4MPa，拉伸强度为25.5MPa。
Claims (5)
1.热塑性高分子分子复合材料，其特征是用大于20取向度的热塑性高分子材料纤维作增强剂与同种热塑性高分子材料基体热压复合而得的热塑性高分子分子复合材料。
2.根据权利要求1所述的分子复合材料，其特征是热塑性高分子材料是聚-D，L-乳酸。
3.根据权利要求1所述的分子复合材料的制法，其特征是将热塑性高分子材料加热至100℃以上经高速拉伸，制得取向度大于20的纤维，将此纤维作为增强剂，与该热塑性高分子材料基体热压复合，制得热塑性高分子分子复合材料。
4.根据权利要求2所述的分子复合材料的制法，其特征是将聚-D，L-乳酸加热至160-200℃，以38-140m/min的拉伸速率条件下制成取向度大于20的聚-D，L-乳酸纤维，将所得的聚-D，L-乳酸纤维平行或网格状置入模具内，与未经拉伸的聚-D，L-乳酸热压复合制得聚-D，L-乳酸分子复合材料。
5.根据权利要求2所述的分子复合材料的用途，其特征是用作无毒、可降解吸收的人造骨、骨修复或内固定材料。
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|---|---|---|---|---|
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