抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料的制作方法

本發明涉及形狀記憶復合材料，具體涉及抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料。

背景技術：

1、形狀記憶復合材料是一種智能材料，它能夠在特定條件下改變形狀并在之后恢復到原始形狀。這種材料通常包含固定相和可逆相，這兩相交聯形成互穿聚合物網絡結構。固定相主要負責記憶材料的原始形狀，可以是化學交聯點(熱固性)或者物理交聯點(熱塑性)。而可逆相則具有形變能力，可以是結晶態和無定形態，其轉變溫度(ttrans)可以是熔融溫度(tm)或玻璃化轉變溫度(tg)，使材料能夠在特定溫度下發生相變，從而觸發形狀記憶效應。

2、形狀記憶復合材料廣泛應用于多個領域，包括航空航天、生物醫療、電子器件、智能紡織品和自組裝技術。例如，在航空航天領域，它們用于制造復雜的結構部件；在生物醫療領域，它們用于制造手術縫合線和血管支架；在電子器件中，它們用于制造靈活的連接部件。

3、盡管形狀記憶復合材料具有廣泛的應用潛力，但它們也面臨一些技術挑戰。例如，形狀記憶合金在生物相容性、形變恢復、驅動速度和疲勞壽命方面存在限制。另外現有的形狀記憶材料往往只具有單一或雙重形狀記憶效應，限制了它們在復雜應用中的使用。此外，醫療領域對具有抗菌特性的材料的需求日益增長，以減少術后感染的風險。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明提供抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料。本發明復合材料不僅具有較好的抗菌性，還具有較好的三重形狀記憶效應。

2、為了達到以上目的，本發明通過以下技術方案實現：

3、抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，包括100質量份的樹脂，以及占所述樹脂質量0％-30％范圍內的抗菌劑；

4、所述樹脂由peek和ppsu按照質量比70:30～40:60構成，例如典型的peek和ppsu可取的比例包括70:30、60:40、50:50、40:60這些點值；

5、其制備方法包括如下步驟：

6、將peek與ppsu混合均勻后形成熔融共混體系，向其中加入抗菌劑，先經熔融紡絲，再經絲條冷卻固化，即得到纖維狀的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料。

7、進一步地，所述抗菌劑是以沸石為載體并負載抗菌離子；所述抗菌離子選自銀離子、鋅離子、鋯離子、銅離子中的一種或多種，所述沸石的構型選自斜發沸石或a型沸石，所述沸石的粒徑為100-200μm；所述抗菌離子在所述抗菌劑中的負載質量百分數為0.5-1％。

8、更進一步地，所述抗菌劑的制備方法，包括如下步驟：將沸石置于硝酸鹽的水溶液中，黑暗條件下進行加熱混合反應，在此期間維持體系ph值在6-8之間，固液分離，多次洗滌、干燥后，焙燒。

9、優選地，所述硝酸鹽選自硝酸銀、硝酸鋅、硝酸鋯、硝酸銅中的一種或多種，所述硝酸鹽的水溶液其摩爾濃度范圍為0.1-0.5mol/l。

10、優選地，所述加熱混合反應的溫度為50-70℃、反應時間為3-5h；所述焙燒的溫度為350-420℃、時間為40-80min。

11、進一步地，所述抗菌劑占所述樹脂質量的5％-25％。

12、進一步地，所述熔融共混體系采用螺桿擠出機形成，熔融共混的溫度為250-280℃，所述抗菌劑在所述螺桿擠出機的側喂料口加入；纖維狀的所述抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料的纖維直徑為200-500μm；所述絲條冷卻固化采用多個冷卻輥對紡絲冷卻，冷卻輥的溫度低于ppsu長期使用溫度，如冷卻輥溫度設定在180℃-200℃之間。

13、有益技術效果：

14、本發明通過調整peek與ppsu、以及負載抗菌離子的沸石抗菌劑三者之間的比例，使制得的復合材料具有較好的三重形狀記憶效應，三者之間的比例可調控形狀記憶效應的響應溫度和抗菌效果，使得復材能夠響應不同的溫度刺激，從多個預設的臨時形狀恢復到初始形狀；

15、本發明通過選擇耐熱性能較好的相應沸石作為抗菌離子的載體，抗菌率高達96％，特別適合用于醫療領域，能夠降低感染風險；本發明復合材料極大地拓寬了其在生物醫療、航空航天、智能穿戴等領域的應用潛力；本發明方法制備方法簡便，易于規模化生產。

技術特征：

1.抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，包括100質量份的樹脂，以及占所述樹脂質量0％-30％范圍內的抗菌劑；

2.根據權利要求1所述的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，所述抗菌劑是以沸石為載體并負載抗菌離子；

3.根據權利要求2所述的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，所述抗菌劑的制備方法，包括如下步驟：

4.根據權利要求3所述的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，所述硝酸鹽選自硝酸銀、硝酸鋅、硝酸鋯、硝酸銅中的一種或多種，所述硝酸鹽的水溶液其摩爾濃度范圍為0.1-0.5mol/l。

5.根據權利要求3所述的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，所述加熱混合反應的溫度為50-70℃、反應時間為3-5h；所述焙燒的溫度為350-420℃、時間為40-80min。

6.根據權利要求1-5任一項所述的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，所述抗菌劑占所述樹脂質量的5％-25％。

7.根據權利要求6所述的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，其特征在于，所述熔融共混體系采用螺桿擠出機形成，熔融共混的溫度為250-280℃，所述抗菌劑在所述螺桿擠出機的側喂料口加入；

技術總結
本發明涉及形狀記憶復合材料技術領域，具體涉及抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料，包括樹脂以及抗菌劑；樹脂由PEEK和PPSU按照質量比70:30～50:50構成；其制備方法包括如下步驟：將PEEK與PPSU混合均勻后形成熔融共混體系，向其中加入抗菌劑，先經熔融紡絲，再經絲條冷卻固化，即得到纖維狀的抗菌聚醚醚酮/聚苯砜三重形狀記憶復合材料；本發明通過設計和調整PEEK與PPSU、以及抗菌劑三者之間的比例，使制得的復合材料具有較好的三重形狀記憶效應，三者之間的比例可調控形狀記憶溫度和抗菌效果，使得復材能夠響應不同的溫度刺激，從多個預設的臨時形狀回復到初始形狀。

技術研發人員：李軍,李瑩,從飛,譚宗尚,劉哲,朱冠南,趙東偉
受保護的技術使用者：常州君華醫療科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14