[发明专利]一种新型形状记忆复合材料Fe3O4/PLAU

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料技术领域，具体地，本发明涉及一种新型形状记忆复合材料Fe₃O₄/PLAU。

背景技术：

形状记忆高分子材料是一种新型的热敏性功能材料，它是在室温以上一定温度下变形、并能在室温固定形变且长期存放、当再升温至某一特定温度时制品能很快恢复到变形前形状的高分子材料。形状记忆聚合物（SMP）作为一种具有形状记忆功能的新型复合材料，因其具有可恢复形变量大、记忆效应显著、感应温度低、加工成型容易、使用面广、价格便宜等特点，近年来受到了极大的关注和重视，发展迅速，特别是欧美等发达国家，已广泛应用于土木建筑、机械制造、电子通讯、印刷包装、医疗卫生和日常用品等方面。尤其是在医学领域，其应用更加广泛。将形状记忆聚氨酯、聚降冰片烯等注射成型为螺旋形，从而制得血栓治疗仪中的关键部件——微驱动器；由于在外界刺激下形状可以恢复，形状记忆聚合物材料有望制成治疗动脉血管瘤的栓塞材料；一些形状记忆聚合物由于其本身的可降解性和生物相容性，可用于手术缝合线和骨折的内固定；形状记忆聚氨酯被制作为介入诊疗导管，用于诊疗血管疾病；此外，形状记忆聚合物还可望成为一类优良的用于介入治疗的心血管扩展支架材料等。但我国还较滞后，特别是在医疗卫生、电子通讯和机械制造等高端用途方面差距更大。

形状记忆聚合物在生物医药领域应用时，其重要的影响因素有：形变响应温度、力学性能、形状记忆回复力、生物相容性与可降解性等。相关研究结果表明：通过细胞生长试验验证了PLA基聚氨酯具有良好的生物相容性和较小的细胞毒性；将无机粒子与聚合物复合可以明显改善形状记忆聚合物的性能；采用纳米SIC制得的改性形状记忆复合材料的弹性模量增加，形状记忆回复力增加；在医疗领域中某些特殊场合下，如人体环境中不能用环境热源对其直接加热，而要采用“远程遥控加热”的方式，即采用磁场、光照等非接触式的诱导感应加热方法，达到控制形状记忆的目的，本项目用Fe₂O₃纳米磁性粒子与两种形状记忆聚合物TFX和PDC分复合，得到了在加热和磁场诱导条件下都具有良好的回复性能的材料。

磁性纳米复合形状记忆聚合物的研制开发是一个新兴的领域，如何研制开发出强度、形变恢复温度、形状恢复率及形变量等可控的磁性纳米复合形状记忆聚合物仍是一个巨大的挑战，具有重大的实际意义。

发明内容

本发明提供了一种形状记忆复合材料Fe₃O₄/PLAU。

为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案如下：

    以Fe₃O₄为磁性纳米粒子，PLAU为聚合物高分子材料，通过原位聚合反应，磁性纳米粒子Fe₃O₄均匀地分布在聚合物高分子材料PLAU中，制备步骤如下：

   （1）磁性纳米颗粒的制备：配置Fe³⁺和Fe²⁺的混合溶液，在N₂保护下磁力搅拌，缓慢滴加NaOH溶液，得共沉淀物，经磁场分离、洗涤、干燥、研磨，得到Fe₃O₄磁性无机纳米颗粒；

   （2）表面修饰：Fe₃O₄磁性无机纳米颗粒分散在乙醇溶液中，调节PH=3~7，加入硅烷偶联剂，加热至30~60℃，搅拌3~5h，冷却、洗涤、磁性分离，得到修饰Fe₃O₄磁性无机纳米粒子，Fe₃O₄：乙醇：硅烷偶联剂=5~15g：300~500mL：3~10mL；

   （3）PLA预聚合：将聚乳酸PLA与甲苯混合，在N₂保护下搅拌加热到40~80℃，加入4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和辛酸亚锡/甲苯溶液预聚20~60min，辛酸亚锡/甲苯溶液中辛酸亚锡含量为0.01mmol，MDI：辛酸亚锡/甲苯溶液：聚乳酸=1.67~5.83g：0.5~1.0mL:5~10g；

   （4）原位聚合：将修饰Fe₃O₄磁性无机纳米粒子悬浊液与1,4-丁二醇（BDO）一起加入聚合液中加热到40~80℃，反应3~10h，修饰Fe₃O₄磁性无机纳米粒子：BDO：聚乳酸=1~8.8g:0.3~1.8g:5~10g；