[发明专利]具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其是一种应用于生物医药领域的具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法。

背景技术

生物医用高分子材料在医学上有其独特的功效和特性，已经成为生物材料研究和应用最为广泛的领域之一。通常，当单一材料难以满足应用的要求时，将两种或两种以上材料通过某种工艺组合成新型的复合材料，不但能够具有单一材料的优点，而且能够衍生出新的性能。医用复合材料就是由两种或两种以上材料复合而成的生物材料。人体的大部分组织可以认为是复合材料，利用仿生学的研究方法，通过复合材料模拟人体的组织、结构和功能，为生物医用材料的发展开辟了广阔的前景。例如高分子基复合材料羟基磷灰石与聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等复合，在临床上用于修复某些需要永久替换的器官或组织，如韧带、心脏瓣膜、血管、人工肋骨等。

聚氨酯（Polyurethane，PU）是聚氨基甲酸酯的简称，在高分子主链中带有重复的氨基甲酸酯结构单元（—NHCOO—基团）的聚合物总称。通常，聚氨酯由多异氰酸酯和低聚物多元醇以及多元醇或者芳香族二胺等通过逐步聚合反应制备，是典型的多嵌段共聚物。聚氨酯在生物医用材料领域得到了广泛的应用。这主要居于聚氨酯的以下几个优点：第一，二异氰酸盐(酯)和二醇能够提供不同性能的材料，例如熔点，软化点，力学强度；第二，是其它原料的改变，例如二胺的引入提供热塑性弹性体，或者结合多功能的二醇和发泡剂提供柔软的或者刚硬的材料，能够满足制备过程中的各种要求；第三，在广泛的可调节的物理性质基础上，这些材料同时具有充分的生物相容性。

二氧化钛(TiO2)以其良好的生物相容性（无毒、无害、无腐蚀性）、优异的耐腐蚀性和特殊的光化学性能得到国内外学者的认可。到目前为止，TiO2 光催化最活跃的领域是有机物的光催化降解。具体表现为各类有机物能够被降解和矿化为CO2、H2O 和无害的无机离子，以及有效杀死病毒、细菌、藻类和癌细胞等。晶须是指在人工控制条件下以单晶形式生长成的一种纤维，其直径非常小（微米数量级），不含有通常材料中存在的缺陷（晶界、位错、空穴等），其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体理论值。其机械强度等于邻接原子间力。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。二氧化钛晶须是具有特殊功能的氧化物材料，在功能材料和复合材料的制备领域具有广泛的应用。

复合材料特别是纳米复合材料的关键在于调节金属或者金属氧化物与聚合物间的相互作用，使得材料能够均匀分散在聚合物结构中，发挥聚合物和金属（或金属氧化物的）双重作用。然而现有技术中，纳米复合材料的制备还存在一定的缺陷，比如制造方法复杂，可控性不强，尤其是无法确保金属或者金属氧化物在聚合物结构中均匀分散。

有鉴于此，有必要对现有的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法，该方法简单易行、可控性强，不仅使制备的复合材料同时具有金属氧化物和聚氨酯两者的特性，而且能够使金属氧化物在聚氨酯结构中均匀分散，且具有较强的稳定性。

为实现上述发明目的，本发明的一种具有单分散特征的金属氧化物晶须-聚氨酯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：a. 获取具有单分散特征的金属氧化物晶须；b. 配制粘度范围为3～1000厘泊(cP)的医用聚氨酯溶液，将所述具有单分散特征的金属氧化物晶须放入到配制好的聚氨酯溶液中，并强力搅拌使金属氧化物晶须均匀分散在所述聚氨酯溶液中；c. 将含分散均匀的金属氧化物晶须的聚氨酯溶液注入具有平整表面的器皿中，采用溶剂挥发法制备成膜；d. 取出金属氧化物晶须-聚氨酯材料，采用纯水清洗2～4h，后经真空干燥、恒重后保存使用。

作为本发明的进一步改进，所述金属氧化物晶须为氧化钛（TiO2）晶须。

作为本发明的进一步改进，所述氧化钛晶须的长径比大于10，且其直径在纳米或者微米级。

作为本发明的进一步改进，所述氧化钛晶须的内部构型为金红石型、锐钛矿型、TiO2（B）、板钛型或它们的组合。

作为本发明的进一步改进，获取具有单分散特征的氧化钛晶须的步骤包括，对氧化钛晶须进行表面预处理，以调节其表面的润湿性和带电荷特征，并干燥后备用。

作为本发明的进一步改进，所述预处理方法包括采用偶联剂、自组装单分子膜前躯体溶剂、异丙醇溶剂、或丙三醇溶剂进行表面改性。