CN1253493C - 一种中等孔隙率的高分子多孔泡沫的注塑制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属高分子材料技术和生物材料技术领域，具体为一种中等孔隙率的高分子多孔泡沫的注塑制备方法。将致孔剂粒子用量为5wt%-80wt%的高分子-致孔剂粒子混合物进行注塑成型，脱模后浸出致孔剂粒子，即得中等孔隙率的高分子多孔泡沫。所得高分子多孔泡沫中孔隙分布均匀，适用于组织工程及其它应用领域。

Description

一种中等孔隙率的高分子多孔泡沫的注塑制备方法

技术领域

本发明属高分子材料技术和生物材料技术领域，具体涉及一种中等孔隙率的高分子多孔泡沫的注塑制备方法。

技术背景

多孔材料广泛用于化工、制药、生物医学工程等多个技术领域，如：组织工程支架、细胞培养载体、药物控制释放载体、伤口敷料、分离膜与过滤材料、色谱柱填料、包装与绝缘材料等。高分子多孔泡沫的制备主要有两个方面的问题需要解决，即致孔和成型。致孔方法通常有粒子致孔、气体发泡、冷冻干燥等，其中，粒子致孔法简单实用、适用性广，孔隙率和孔尺寸易独立调节，是一个较通用的方法。采用合适的模具，经模压或注塑等方法往往可成型所需形状的制品。Gome等(Biomaterials，2001，22：883-889)报道了一种发泡注射法制备高分子多孔泡沫，制备出表面致密、内部多孔的低孔隙率的多孔泡沫。我们考虑将传统的注塑成型与粒子致孔相结合，开发出一种制备中等孔隙率的高分子多孔泡沫的通用方法，用于组织工程以及其它应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提出一种中等孔隙率的高分子多孔泡沫的注塑制备方法。

本发明涉及的中等孔隙率的高分子多孔泡沫，孔隙率为5-80％，多孔泡沫内孔分布均匀。

本发明涉及的中等孔隙率的高分子多孔泡沫，孔径尺寸范围为10-900μm，一般为50-500μm。

本发明涉及的中等孔隙率的高分子多孔泡沫，其基本材料为热塑性的高分子材料。其分子量为1万～300万，一般为3～100万。

本发明提出的中等孔隙率的高分子多孔泡沫的注塑制备方法，具体步骤如下：将混和均匀的高分子聚合物与致孔剂粒子混合物在聚合物熔融之后，进行注塑成型，冷却脱模，然后浸出致孔剂粒子，即得所需各种形状的高分子多孔泡沫。

本发明中，制备高分子一致孔剂粒子混合物，可采用如下几种方法：

(1)将高分子泡沫材料溶于溶剂A，形成高分子的浓溶液，然后将致孔剂粒子加入溶液中，混和均匀后铺展开，脱除溶剂，得到均匀的高分子一致孔剂粒子混合物。

(2)将高分子材料粉碎成粒子状，与致孔剂粒子混合，得到均匀的高分子一致孔剂粒子混合物。

(3)直接将高分子与致孔剂粒子混合，得到均匀的高分子一致孔剂粒子混合物。

本发明中，注塑成型步骤是将所得高分子一致孔剂粒子混合物充入注塑机料槽中，在注塑压力作用下迅速充入模具的模腔，成型。

本发明中，浸出致孔剂粒子可采用如下方法，将脱模后含致孔剂的制品放入溶剂B中以浸出致孔剂粒子；待致孔剂粒子完全浸出后，将湿的高分子多孔泡沫从溶剂B中取出，然后真空干燥以脱除其中残留的溶剂B，最终得到所需的高分子多孔泡沫。

本发明所用的溶剂A，要求可溶解多孔泡沫材料，但不会改变其结构和性能；对致孔剂粒子不溶解，且不改变致孔剂粒子的性质；具有合适的挥发性，在真空条件下可完全脱除。溶剂A包括三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、丁酮、二氧六环中的任何一种或其混合物。所用的溶剂B要求可溶解致孔剂粒子，但不溶解泡沫材料，亦不会改变其性质；具有合适的挥发性，在真空条件下可完全脱除。对于水溶性致孔剂粒子，溶剂B一般为自来水、纯净水、去离子水等，更好的选择为去离子水；对于油溶性致孔剂粒子，溶剂B一般为戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷等有机溶剂。

本发明所用的致孔剂粒子可以是结晶或非晶的无机物或有机物粒子，致孔剂粒子溶于溶剂B但不溶于溶剂A。致孔剂粒子不与所用的高分子发生化学反应，亦不溶于溶剂A。致孔剂粒子均匀地分散于高分子溶液中并保持其形状和尺寸，当其被溶剂B溶解后，致孔剂粒子所占据的体积就变为孔隙，形成多孔泡沫。多孔泡沫的孔结构和尺寸由致孔剂粒子形状、尺寸和用量所决定。所用致孔剂粒子包括无机盐粒子、多糖、蛋白质和其它的有机小分子化合物，或由它们所组成的混合物。优先选择钠盐粒子，包括氯化钠、柠檬酸钠、酒石酸钠。粒子用标准筛筛分成不同级分，粒径尺寸范围为10-900μm，一般尺寸范围为40-600μm。多孔泡沫的孔隙率取决于致孔剂粒子用量(基于高分子和致孔剂粒子总重量计算，下同)。致孔剂粒子用量范围为5wt％-80wt％；相应的高分子用量范围为95wt％-20wt％。

本发明中进行注塑成型时，可采用小型注塑机，也可采用任何自行设计的具有注塑能力的设备。

本发明中进行注塑成型时，注塑温度高于高分子的熔点或流动温度10-100℃，通常高于高分子的熔点或流动温度20-80℃。

本发明中，高分子多孔泡沫真空干燥时，温度不超过泡沫材料的熔点或玻璃化温度，一般不高于50℃，通常为室温。

本发明具有如下特点：

1、本发明提出的注塑制备方法，适于制备中等孔隙率的高分子多孔泡沫。

2、本发明提出的注塑制备方法，适于制备外形复杂的高分子多孔泡沫。

3、本发明提出的注塑制备方法，适于制备孔隙分布均匀的高分子多孔泡沫。

4、本发明中进行注塑成型时，既可采用通用注塑机、也可采用小型注塑机或任何自行设计的具有注塑能力的设备。

5、本发明提出的高分子多孔泡沫的注塑制备方法简单实用、重现性好，有利于大规模生产。

6、本发明提出的高分子多孔泡沫注塑制备方法适应性强，适用于各种热塑性高分子和各种不同的致孔剂粒子，是一个通用的高分子多孔泡沫制备方法，可用于组织工程以及其它多种应用领域。

附图说明

图1为孔径为180-280μm、孔隙率为65％的PLGA85/15多孔泡沫扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明的实施方式，但不限于这些实施例。

实施例1，将0.9克分子量为33.6万的聚乳酸溶于6毫升氯仿中，取2.1克粒径为180-280μm氯化钠粒子加入溶液中，搅拌均匀后均匀铺展在培养皿中，空气中使溶剂部分挥发后真空脱除剩余溶剂，得到高分子一致孔剂粒子混合物；将该混合物充入小型注塑机料槽中，安装好注塑模具，混合物在180℃熔融后、在注塑压力(手控)作用下迅速充模；脱模后将制品放入去离子水中以浸出致孔剂粒子，每4小时换一次水，72小时后用硝酸银水溶液检测，不出现白色沉淀，表明致孔剂粒子已完全浸出；将湿的多孔泡沫从去离子水中取出，用吸水纸将大部分去离子水吸出，然后再在室温、真空度为＞755mmHg条件下脱除残留水分，最终得到多孔泡沫(见图)，孔隙率65％。

实施例2，将0.6克分子量为33.6万的聚乳酸溶于5毫升氯仿中，取2.4克粒径为280-480μm氯化钠粒子加入溶液中，其它同实施例1，孔隙率76％。

实施例3，将0.6克分子量为30万的PLGA85/15溶于5毫升氯仿中，取2.4克粒径为45-90μm氯化钠粒子加入溶液中，其它同实施例1，孔隙率77％。

实施例4，将2.4克分子量为30万的PLGA85/15溶于5毫升氯仿中，取0.6克粒径为45-90μm氯化钠粒子加入溶液中，其它同实施例1，孔隙率16％。

Claims (10)

1、一种中等孔隙率的高分子多孔泡沫的制备方法，其特征在于将混合均匀的聚合物-致孔剂粒子混合物在聚合物熔融之后进行注塑成型，冷却脱模，然后浸出致孔剂粒子。

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于将高分子泡沫材料溶于溶剂A，形成高分子的溶液，然后将不溶于溶剂A的致孔剂粒子加入溶液中，混和均匀后铺展开，脱除溶剂，得到均匀的高分子-致孔剂粒子混合物；溶剂A为三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、丁酮、二氧六环中的任何一种或其混合物。

3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于将高分子材料粉碎成粒子状，与致孔剂粒子混合，得到均匀的高分子-致孔剂粒子混合物。

4、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于浸出致孔剂粒子的方法如下：将脱模后含致孔剂的制品放入溶剂B中以浸出致孔剂粒子；待致孔剂粒子完全浸出后，将湿的高分子多孔泡沫从溶剂B中取出，然后真空干燥以脱除其中残留的溶剂B，最终得到所需的高分子多孔泡沫；对于水溶性致孔剂粒子，溶剂B采用自来水、纯净水、去离子水；对于油溶性致孔剂粒子，溶剂B采用有机溶剂戊烷、己烷、庚烷、环己烷之一种。

5、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于致孔剂粒子为结晶或非晶的无机物或有机物粒子。

6、根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于致孔粒子采用无机盐粒子、多糖、蛋白质，或它们的混合物。

7、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于致孔剂粒子的用量为混合物总重量的5wt％-80wt％，相应的高分子用量范围为95wt％-20wt％，致孔剂粒子尺寸为10-900μm。

8、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所用高分子材料为热塑性高分子，其分子量为1万-300万。

9、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于注塑成型温度比高分子材料的熔点或流动温度高10-100℃。

10、根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于高分子多孔泡沫真空干燥时，温度不超过泡沫材料的熔点或玻璃化温度。

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