[发明专利]具有开孔结构的梯度生物相容性聚合物发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发泡聚合物领域，特别涉及具有开孔结构的梯度生物相容性聚合物发泡材料及其制备方法。

背景技术

功能梯度材料是指在其制备过程中采用先进的复合技术使材料的组成和结构等微观要素在某特定方向上呈连续或准连续梯度变化，从而使材料的宏观性能也在特定方向上呈连续或准连续梯度变化的一种非均质复合材料。开孔结构的聚合物发泡材料，由于其泡孔结构是开放式的，泡孔之间能形成复杂的通道，小分子气体或流体可通过通道流动，因而能够作为分离和吸附材料、吸水和透气材料、催化剂载体和药物缓释材料使用。具有开孔结构的梯度聚合物发泡材料，其孔径呈梯度分布，能够用于特种分离和吸附；由于生物体的皮肤、血管、骨骼、牙齿等在结构上都呈现梯度结构，具有开孔结构的梯度生物相容性聚合物发泡材料可更好地模拟生物体的组织结构和性能，所以该类材料在生物体组织修复材料及人工器官材料领域具有广阔的应用前景。

公开号为CN101574541A的专利申请报道了一种高强度肋骨梯度多孔支架的制备方法，该方法首先将粒径不同的致孔剂分别与聚合物溶液共混制备得到一系列含有不同粒径致孔剂的薄膜，将薄膜按制孔剂粒径的大小顺序重叠后在硫化机上热压，然后将所得支架放入溶剂中洗盐以除去致孔剂，每2~4h更换一次溶剂，最后除去洗盐所用溶剂即得到梯度开孔聚合物发泡材料。刘玮健等将聚乳酸粉末分别与粒径不同的致孔剂NaCl颗粒混合后依次均匀加入到柱形模具中，然后从模具上方加入二氯甲烷并在模具下方抽真空，使二氯甲烷完全渗透到聚乳酸与NaCl 的混合体系中, 在此过程中聚乳酸完全溶解并将NaCl颗粒包覆在其中，抽干二氯甲烷后加入大量乙醇以除去残余溶剂，最后用去离子水浸泡除去NaCl颗粒，每2h更换一次去离子水直到NaCl除尽，得到孔径梯度变化的聚乳酸泡沫支架（刘玮健, 徐日炜, 薛蓉, 等. 组织工程用聚乳酸梯度支架的制备及分形研究[J]. 北京化工大学学报. 2006, 33(3): 56-60）。上述两篇文献所报道的制备具有开孔结构的梯度发泡聚合物材料的方法存在以下缺点：①均添加了化学致孔剂，而材料中泡孔形状、泡孔尺寸以及泡孔分布与致孔剂的形状及分散性密切相关，由于在共混操作时难以保证致孔剂在聚合物材料中均匀分散，从而会导致聚合物材料中泡孔的分布不均匀；②致孔剂的去除需要在溶剂中经过多次浸泡，该过程操作复杂；③不能保证致孔剂完全去除，而致孔剂在聚合物材料中的残留则会影响其使用性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有开孔结构的梯度生物相容性聚合物发泡材料及其制备方法，所述方法无需使用化学致孔剂、绿色环保，且工艺简单，根据本发明所述方法制备的产品泡孔分布均匀且发泡材料无杂质残留。

一种具有开孔结构的梯度生物相容性聚合物发泡材料的制备方法，工艺步骤如下：

（1）梯度型坯的制备

按各生物相容性聚合物的质量比称取至少两组组成不同的生物相容性聚合物，采用熔融法或溶液法分别将各组生物相容性聚合物进行共混，得到一系列组成不同的生物相容性聚合物的共混物；将各生物相容性聚合物的共混物分别模压成型并冷却定型，得到一系列组成不同的生物相容性聚合物的片状共混物，然后将至少两片组成不同的片状共混物进行有序重叠并模压成平板形梯度型坯，所述有序重叠是按各生物相容性聚合物的含量沿平板形梯度型坯的厚度方向呈梯度变化进行重叠；或者将各生物相容性聚合物的共混物采用熔融涂覆的方法制备成圆柱形梯度型坯，圆柱形梯度型坯中，各生物相容性聚合物的含量沿圆柱形梯度型坯的径向呈梯度变化；

或者以至少两种生物相容性聚合物为原料，将各种生物相容性聚合物分别模压成片材并冷却定型，然后将所得的片材进行有序重叠并模压成平板形梯度型坯，所述有序重叠是按各生物相容性聚合物的含量沿平板形梯度型坯的厚度方向呈梯度变化进行重叠；或者将各种生物相容性聚合物采用熔融涂覆的方法制备成圆柱形梯度型坯，圆柱形梯度型坯中，各生物相容性聚合物的含量沿圆柱形梯度型坯的径向呈梯度变化；

（2）梯度型坯的发泡

将步骤（1）所得梯度型坯置于高压反应釜中，通入用于发泡的气体并升温、加压至所述气体的超临界点以上将其转变成为超临界流体，当超临界流体在所述梯度型坯中达到饱和后，采用快速降压法将高压反应釜中的压力降至常压，冷却定型后即得具有开孔结构的梯度生物相容性聚合物发泡材料；