CN105153612A - 用于矫形支架的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种用于矫形支架的复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。该用于矫形支架的复合材料包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂35-50份、碳纤维25-35份、磷酸钙10-20份、甲壳质5-10份、二氧化硅5-8份、增塑剂1-6份、粘合剂2-10份、抗菌剂5-10份。制备时，先将聚丙烯酸树脂与碳纤维混合均匀，再加入其它物料进行充分混合，最后进行双螺杆挤压造粒。本发明的用于矫形支架的复合材料有优异的力学性能，不吸收X射线，生物相容性、稳定性好；制备方法简单易行，适于工业生产。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及用于矫形支架的复合材料及其制备方法。
背景技术
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
复合材料在很多领域都发挥了很大的作用，代替了很多传统的材料。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料；按其结构特点又分为纤维增强复合材料、夹层复合材料、细粒复合材料和混杂复合材料。
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，外柔内刚。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
本发明考虑制备碳纤维增强的复合材料，用于矫形支架，既有优异的力学性能，又具有良好的生物相容性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足而提供一种用于矫形支架的复合材料及其制备方法，具有力学性能优异、不吸收X射线、生物相容性好等优点。
本发明采用的技术方案如下：
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂35-50份、碳纤维25-35份、磷酸钙10-20份、甲壳质5-10份、二氧化硅5-8份、增塑剂1-6份、粘合剂2-10份、抗菌剂5-10份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂38-45份、碳纤维27-32份、磷酸钙14-18份、甲壳质8-10份、二氧化硅6-8份、增塑剂3-6份、粘合剂5-8份、抗菌剂6-9份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂41份、碳纤维29份、磷酸钙16份、甲壳质9份、二氧化硅7份、增塑剂5份、粘合剂7份、抗菌剂8份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为60-80r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为60-80r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度100-110℃，第二区温度115-125℃，第三区温度130-140℃，第四区温度145-155℃，第五区温度160-170℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
进一步，所述步骤(1)和(2)中塑料高速混合机的转速为70r/min。
进一步，所述步骤(3)中双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度106℃，第二区温度118℃，第三区温度136℃，第四区温度154℃，第五区温度166℃。
本发明的有益效果为：
第一，本发明中采用碳纤维作为增强材料，因其具有外柔内刚的特性，所以该用于矫形支架的复合材料具有优异的力学性能；
第二，本发明的用于矫形支架的复合材料包括碳纤维、甲壳质原材料，因此具有很好的生物相容性；
第三，本发明的用于矫形支架的复合材料具有不吸收X射线的特点，因此利用此复合材料制成的矫形支架在身体内时，不影响拍片检查；
第四，本发明的制备方法简单易行，适于工业生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，但不应理解为对本发明的限制。本发明中使用的原料若无特别说明，均可通过市购获得。
实施例1
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂35份、碳纤维25份、磷酸钙10份、甲壳质5份、二氧化硅5份、增塑剂1份、粘合剂2份、抗菌剂5份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为60r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为60r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度100℃，第二区温度115℃，第三区温度130℃，第四区温度145℃，第五区温度160℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
实施例2
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂38份、碳纤维27份、磷酸钙14份、甲壳质8份、二氧化硅6份、增塑剂3份、粘合剂5份、抗菌剂6份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为65r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为65r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度102℃，第二区温度117℃，第三区温度134℃，第四区温度150℃，第五区温度162℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
实施例3
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂41份、碳纤维29份、磷酸钙16份、甲壳质9份、二氧化硅7份、增塑剂5份、粘合剂7份、抗菌剂8份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为70r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为70r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度106℃，第二区温度118℃，第三区温度136℃，第四区温度154℃，第五区温度166℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
实施例4
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂45份、碳纤维32份、磷酸钙18份、甲壳质10份、二氧化硅8份、增塑剂6份、粘合剂8份、抗菌剂9份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为75r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为75r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度108℃，第二区温度120℃，第三区温度137℃，第四区温度152℃，第五区温度168℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
实施例5
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂50份、碳纤维35份、磷酸钙20份、甲壳质10份、二氧化硅8份、增塑剂6份、粘合剂10份、抗菌剂10份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为80r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为80r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度110℃，第二区温度125℃，第三区温度140℃，第四区温度155℃，第五区温度170℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
对照例
用于矫形支架的复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂41份、磷酸钙16份、甲壳质9份、二氧化硅7份、增塑剂5份、粘合剂7份、抗菌剂8份。
以上所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，将原料进行高速混合2h，塑料高速混合机的转速为70r/min；
(2)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度106℃，第二区温度118℃，第三区温度136℃，第四区温度154℃，第五区温度166℃，进行挤压造粒，即得所述的用于矫形支架的复合材料。
性能测试
对本发明实施例1～5所得产品进行性能测试，与对照例进行对比，结果如下表：
表1产品性能测试数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对照例 | |
| 抗压强度/MPa | 4.1 | 4.2 | 4.4 | 4.3 | 4.0 | 2.6 |
| 洛氏硬度值 | 334 | 338 | 341 | 336 | 330 | 245 |
| 生物相容性 | 无排异 | 无排异 | 无排异 | 无排异 | 无排异 | 无排异 |
由上表可见，本发明所得产品具有优异的力学性能，生物相容性好，其中实施例3效果最佳。
Claims (6)
1.用于矫形支架的复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂35-50份、碳纤维25-35份、磷酸钙10-20份、甲壳质5-10份、二氧化硅5-8份、增塑剂1-6份、粘合剂2-10份、抗菌剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的用于矫形支架的复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂38-45份、碳纤维27-32份、磷酸钙14-18份、甲壳质8-10份、二氧化硅6-8份、增塑剂3-6份、粘合剂5-8份、抗菌剂6-9份。
3.根据权利要求1所述的用于矫形支架的复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：聚丙烯酸树脂41份、碳纤维29份、磷酸钙16份、甲壳质9份、二氧化硅7份、增塑剂5份、粘合剂7份、抗菌剂8份。
4.权利要求1-3任一项所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)打开塑料高速混合机，按照质量配比先取聚丙烯酸树脂和碳纤维，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为60-80r/min；
(2)再加入其他原料，进行混合1h，塑料高速混合机的转速为60-80r/min；
(3)将混合均匀后的材料加入到双螺杆挤压造粒机，双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度100-110℃，第二区温度115-125℃，第三区温度130-140℃，第四区温度145-155℃，第五区温度160-170℃，进行挤压造粒，即得所述用于矫形支架的复合材料。
5.根据权利要求4所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中塑料高速混合机的转速为70r/min。
6.根据权利要求4所述的用于矫形支架的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中双螺杆挤压温度区间分别为：第一区温度106℃，第二区温度118℃，第三区温度136℃，第四区温度154℃，第五区温度166℃。
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