[发明专利]具有增强的机械性能的复合材料及其制造方法

说明书

根据本发明，提供了一种疏水性聚合物复合材料，其包含疏水性聚合物基质，所述疏水性聚合物基质中分散有疏水性改性的颗粒。所述疏水改性的颗粒可以衍生自用有机部分改性的亲水颗粒。所述疏水改性的颗粒也可以采用在纤维的核中包覆有亲水性颗粒的核‑壳纤维的形式、或嵌入有亲水性颗粒的整体纤维的形式。还提供了制备疏水性聚合物复合材料的方法，所述疏水性聚合物复合物包含各种疏水改性的颗粒。所述疏水性聚合物基质可以选自聚(α‑羟基酯)、聚碳酸酯、聚氨酯或聚链烷酸酯。例如，亲水性颗粒，例如硫酸钡、氧化锆、氧化钽或氧化铋分散在疏水性可生物降解的聚合物中，例如聚(1‑丙交酯)(PLLA)中。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月12日提交的新加坡专利申请10201601052Q的优先权，其内容通过引用全部并入本文用于所有目的。

技术领域

本发明涉及疏水性聚合物复合材料，该疏水性聚合物复合材料包含疏水性聚合物基质，所述疏水性聚合物基质中分散有疏水改性的颗粒。本发明还涉及合成这种疏水性聚合物复合材料的方法。

背景技术

可生物降解的聚合物设备已广泛用于医学领域中作为组织工程支架、医用缝线、以及最近作为冠状动脉支架。可生物降解的聚合物设备可在执行其所需的功能后被分解，无需外科手术介入以移除它们，并且允许在同一部位进行第二次介入的可能性。然而，使用聚合物的限制可能是其比其他候选物(如金属)低的机械性能，并且这可能严重阻碍它们在许多承载应用中的使用。在可生物降解的支架的情况下，它们往往具有显著较低的机械强度(低径向强度和低断裂韧性)，这倾向于导致聚合物支架设计中较厚的支柱，从而影响递送能力。

纳米尺寸或微米尺寸的填料可具有大的表面与体积比，增加了颗粒-基质相互作用的数量，这可在并入时改善整体材料性能。因此，复合材料的使用利用了基础聚合物的生物降解性，同时增强了复合设备的强度。为了使填料的强度最大化，可能要求颗粒在聚合物基质中均匀分散和良好整合。填料和聚合物之间的强界面粘合可能会导致负载从基质到填料的有效转移。另一方面，两相之间缺乏粘附性或相容性可能会导致相分离和早期设备失效，从而形成复合材料设备的制造中的主要挑战。

大多数聚合物可以是疏水性的并且与亲水性填料(其可能优选集聚)不相容，并且弱的填料-聚合物亲和力通常倾向于对复合材料的机械强度具有负面影响。当填料与聚合物混合时，可能难以实现填料的均匀分散，因为填料可能集聚在一起。填料的集聚导致基质内的大颗粒，并且这些可以充当可能导致材料失效的应力集中点。因此，确保填料的良好整合和分布是至关重要的。

因此，需要提供一种疏水性聚合物复合材料，其在并入或分散有亲水性填料或颗粒时改善上述限制中的一种或多种。

还需要提供一种制备疏水性聚合物复合材料的方法，该疏水性聚合物复合材料中并入或分散有亲水性填料或颗粒，而不会受上述缺点中的一个或多个影响。

发明内容

在一个方面中，存在一种疏水性聚合物复合材料，其包含疏水性聚合物基质，该疏水性聚合物基质中分散有疏水改性的颗粒，其中各疏水改性的颗粒包含亲水性颗粒，所述亲水性颗粒包含将亲水性颗粒改变为疏水改性的颗粒的有机部分，并且其中所述亲水性颗粒包括硫酸钡、氧化锆、氧化钽或氧化铋。

在另一个方面中，存在一种合成疏水性聚合物复合材料的方法，所述疏水性聚合物复合材料中分散有疏水改性的颗粒，所述方法包括以下步骤：分别使亲水性颗粒与共轭剂接触、然后与官能化剂接触，以将所述亲水性颗粒改变为疏水改性的颗粒，其中所述亲水性颗粒包括硫酸钡、氧化锆、氧化钽或氧化铋；和将所述疏水改性的颗粒与疏水性聚合物基质共混以形成所述疏水性聚合物复合材料。

在另一方面中，存在一种疏水性聚合物复合材料，其包含疏水性聚合物基质，该疏水性聚合物基质中分散有疏水改性的颗粒，其中所述疏水改性的颗粒包含包覆在核-壳纤维的核中的亲水性颗粒。