[发明专利]高强耐物理老化的聚乳酸材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高强耐物理老化的聚乳酸材料、其制备方法及应用。所述聚乳酸材料包含按照质量百分数计算的如下组分：45％～85％结晶相和15％～55％非晶相；所述非晶相包含5％～45％亚稳相，所述亚稳相于红外光谱图内的特征峰出现于918cm^‑1处。所述制备方法包括：将干燥的聚乳酸以注塑设备熔融挤出后淬冷制得聚乳酸胚体，再将聚乳酸胚体以固态挤出设备挤出后淬冷。本发明的聚乳酸材料具有高强、耐物理老化的特点，由其加工的聚乳酸骨螺钉等制品不仅具有较为理想的力学强度，同时兼具优异的耐物理老化性，可在仓储物流阶段保持尺寸和性能的稳定性，同时制备工艺简单，利于规模化生产，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸材料，具体涉及一种新型的高强耐物理老化的聚乳酸材料、其制备方法及应用，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，在体内可降解成乳酸，经过体内循环，最终形成二氧化碳和水，是经美国食品药品监督管理局认证的生物可降解聚合物之一。在组织工程、骨科内固定、体内植入、药物缓释等诸多医疗领域具有广阔的应用前景。特别是聚乳酸骨科内固定材料和体内植入领域都不同程度地要求聚乳酸具有足够高的强度、韧性以及足够长的机械性能保持时间。然而，文献(Macromolecules 2007,40,9664-9671)报道聚乳酸作为一种半结晶聚合物，非晶相在玻璃化转变温度以下极易发生物理老化现象，使得材料急剧变脆。其中，物理老化是分子链段自发地从非平衡态向平衡态转变的过程；并且，形成凝聚缠结的网络结构(Macrornol.Symp.1997,124,15-26)。这使得现有的聚乳酸制品在仓储物流阶段极易发生物理老化而急剧变脆。

另一方面，随着全球日益增长的汽车保有量及生产工业的发展，每年都有大量因交通事故和生产安全事故所致的创伤骨折；除此之外，因疾病所致的脊柱退化、骨肿瘤、骨结核等骨科缺陷或功能障碍，使得骨移植的需求成为仅次于输血的最大移植需求。临床上骨科治疗的基本原则是复位、固定、早期功能锻炼，其中固定包括外固定和内固定。内固定通常指的是用对人体组织无不良反应的内固定物将损伤段固定，起到复位和固定的作用。其中，骨螺钉、骨棒等骨科材料都是骨科内固定手术不可缺少的医疗器械。当前临床应用的骨螺钉主要由不锈钢、钛合金等制成。不过，在帮助骨骼愈合的同时，可产生应力遮挡；此外，痊愈后需进行二次手术取出内固定骨螺钉，增加患者的痛苦。因此，对可吸收且不产生应力遮挡的骨螺钉的开发和研究变得尤为重要。近年来，有研究人员尝试通过注塑法(参阅CN106730043A)、固态挤出法(参阅CN104546096A)、机械加工法等制得了一些聚乳酸骨螺钉。这些聚乳酸骨螺钉有望克服传统骨螺钉的不足，但同时还存在一些缺陷，例如：(1)在目前技术条件下，注塑得到的聚乳酸胚体很容易在仓储物流阶段发生物理老化导致急剧变脆；(2)固态挤出的取向强化聚乳酸也极易在仓储物流阶段发生物理老化导致急剧变脆；(3)机械加工得到的聚乳酸骨螺钉在仓储物流阶段(货架期)也都会发生物理老化导致骨螺钉急剧变脆。

如何开发出具有高强度且耐物理老化的聚乳酸材料及相应的制品，特别是聚乳酸骨钉等制品，以满足各种应用对其提出的高综合性能要求，一直是本领域技术人员渴求解决的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高强耐物理老化的聚乳酸材料、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高强耐物理老化的聚乳酸材料，其包含45wt％～85wt％结晶相和15wt％～55wt％非晶相；所述非晶相包含5wt％～45wt％亚稳相，所述亚稳相于红外光谱图内的特征峰出现于918cm^-1处。进一步的，所述聚乳酸材料的取向度为0.45～0.95。