[发明专利]一种碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管增强生物复合材料的制备方法，特别涉及一种碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料的制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能，且其生物相容性优良、成本较低，因此自诞生以来就被广泛用作生物医用材料。然而长期以来，义齿基托折断是困扰口腔科大夫和患者的一个大难题，Deboer【Doboer J，Vermilyea SG，Brady RE. The Effect of Carbon Fiber Orientation on the Fatigue Resistance and Bending Properties of Two Den

碳纳米管作为一种新型的准一维功能材料，具有很大的长径比，这种独特的结构，使其具有优良的力学性能，同时具有优良的生物学性能，在复合材料研究领域应用前景广泛。周建【周建，白华萍，李凤生，碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合粒子的制备及表征，高分子材料科学与工程，2006，22(2)：90-96】等人通过乳液聚合法在碳纳米管表面包覆了一层聚甲基丙烯酸甲酯制备了碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合粒子。李钧【李钧，张阳德，张宗久，单壁碳纳米管/羟基磷灰石复合骨材料的制备、微观结构及力学性能分析，中国现代医学杂志，2008，18(2)：174-176】等人采用原位合成的方法制备了单壁碳纳米管/羟基磷灰石复合骨材料，该复合材料的抗弯强度最大可达到73MPa，表明一定量碳纳米管的加入可提高材料的抗弯强度。

目前，国内外对聚甲基丙烯酸甲酯或羟基磷灰石的增强主要集中在向单一的材料中添加纤维、碳纳米管或是向聚甲基丙烯酸甲酯/羟基磷灰石复合材料中添加纤维等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单的碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料的制备方法，所制备的复合材料具有较高的抗折强度，完全能满足临床手术操作的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

1)：含硅羟基磷灰石粉体的制备

a.将分析纯硝酸钙[Ca(NO₃)₂·4H₂O]、磷酸氢二铵[(NH₄)₂HPO₄]和尿素[CO(NH₂)₂]分别配置成0.01mol/l～0.05mol/l、0.01mol/l～0.05mol/l和0.44mol/l～1.01mol/l的溶液，溶液分别标记为A、B、C；

b、将A、B、C三种溶液按2∶1∶2～2∶1∶5的体积比混合均匀记为溶液D；

c、取100ml的D溶液置于三口烧瓶中并加入0.08ml～3.00ml的化学纯正硅酸乙酯溶液后在微波化学反应仪中于60℃～100℃下反应1h～7h；

d、反应结束后，随微波化学反应仪自然冷却后取出三口烧瓶，得白色悬浮液；

e、将白色悬浮液倒入烧杯中，于室温下敞口静置24h～96h，悬浮液分为上下两层，上层为清夜，下层仍为悬浮液；

f、滤去上层清液，将下层悬浮液在循环水真空泵中抽滤后先用蒸馏水清洗2次，再用无水乙醇清洗3～5次，所得样品标记为E；

g、将样品E于70℃～100℃下烘干；

h、将烘干后的样品E放入氧化铝坩锅中于700℃～1000℃下煅烧2h～5h，待炉体自然冷却后取出样品，在玛瑙研钵中研磨3min～5min后即得含硅羟基磷灰石粉体；

i、将含硅羟基磷灰石粉体放入烧杯中并加入其质量百分比0.5％～2.5％的卵磷脂偶联剂，接着滴入1ml～5ml的无水乙醇作为溶剂，在超声功率60w～100w、室温条件下，超声分散15min～35min，所得样品标记为F；

2)：碳纳米管的表面处理和分散

a.将质量百分比为98％的浓硫酸和63％的浓硝酸按照2∶1-4∶1的体积比混合均匀得溶液M；

b.将长度为0.8μm～450μm、直径为45nm～60nm的碳纳米管于溶液M中浸泡30min～180min，再用质量浓度为30％过氧化氢预氧化处理30min～90min，在80℃～100℃下干燥；

c.取处理过的碳纳米管置于无水乙醇，其中碳纳米管与无水乙醇的体积比为90∶1～180∶1，然后再加入碳纳米管质量0.05％～5.0％的十二烷基苯磺酸钠分散剂于室温下在微波化学反应仪中以300rpm～400rpm进行15min～60min，所得溶液标记为G；

3)：碳纳米管增强聚甲基丙烯酸甲酯/含硅羟基磷灰石复合材料的制备