本发明涉及高性能医疗器械制备用复合材料技术领域，具体涉及一种热塑性医疗器械用碳纤维复合材料的制备方法。
背景技术：
传统碳纤维增强热固性树脂复合材料存在回收困难，抗冲击性、耐磨性、耐湿热老化性能及耐高温性能不足的特点，并且一旦成型不可以二次赋型，这些特点阻碍了碳纤维在医疗器械领域的应用。比如残疾人义肢可以通过发明中所涉及材料经后期加热改变到所需尺寸再冷却固型的方法使同一种尺寸满足不同病人的需求；还比如医疗用骨板等需要反复高温消毒的产品，发明所涉及材料不会产生分层，耐高温型可以更好，力学性能及尺寸稳定性更好；并且该材料相对传统金属材料x射线性能好，可以直接植入人体，生物相容性好，避免了由于金属材料不透x射线在治疗中需反复拆卸造成的二次伤害。
技术实现要素：
针对上述存在的问题，本发明提出了一种热塑性医疗器械用碳纤维复合材料的制备方法，采用熔融压制法将碳纤维和热塑性树脂基体进行复合，所制得的碳纤维增强热塑性医疗器械零部件不仅可以克服热固性环氧树脂基复合材料的缺点，同时相对传统金属材料，还具有减重效果好，使用寿命长等特点。。本发明所涉及的碳纤维增强热塑性复合材料对冲击损伤不敏感，在结构设计中损伤容限较大，结构的维修费用也会因此大大降低。另外，还具有以下的改进完善效果：
1)解决了传统医疗器械上一旦成型难以二次赋型的问题，比如解决了小儿麻痹症患者矫形用义肢因人而异需要特殊化定制时的二次改变形状问题，加速了碳纤维在医疗器械领域的应用，具有良好的推广使用价值；
2)解决了医疗用骨板等产品需要反复高温消毒，从而导致材料产生分层等问题，增加了零部件的使用寿命，在一定程度上降低了患者的就医成本；
3)碳纤维增强热塑性复合材料医疗器械与人体相容性好，透x射线比率高，同等厚度碳纤维的透过率是铝合金的5倍左右，避免了普通金属材料植入人体后经常发生的排异性问题，同时避免了病人由于金属材料不透x射线在治疗中需反复拆卸造成的二次伤害，可以进一步减少患者的疼痛过程及缩短康复周期；
4)本方法操作简单、易于实现、可反复使用，避免了医疗器材回收困难的问题。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种热塑性医疗器械用碳纤维复合材料的制备方法，所述碳纤维复合材料以高性能特种碳纤维为增强体，以高性能热塑性树脂基体为粘合剂，采用熔融压制成型而制成医疗器械。
优选的，所述高性能特种碳纤维形态采用连续的机织物、多轴向织物、3d立体织物、非连续性的短切纤维、长纤维中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述高性能热塑性树脂基体形态采用膜状或片状物。
优选的，所述熔融压制成型具体步骤如下：
1)采用熔融法浸渍或流化床浸渍将高性能特种碳纤维与高性能热塑性树脂基体浸渍结合，得到预浸料；
2)取医用假肢模型(或骨板等)，并将预浸料平铺于模型内层；
3)以电传导加热，向假肢模型通电加热，加热时间为20-300min，即得所需医疗器械。
优选的，所述熔融法浸渍具体操作为先将高性能热塑性树脂基体(含量20％～70％)加热至熔融(300～500℃)，然后将高性能特种碳纤维加入其中浸渍，冷却后即得树脂浸渍的纤维预浸料。
优选的，所述流化床浸渍具体操作为先将每束高性能特种碳纤维通过悬浮有高性能热塑性树脂粉末的流化床，待树脂粉末沉积在碳纤维上后，再经过熔融炉加热(300～500℃)，冷却定型后，收卷即得预浸料。
优选的，步骤3)加热过程中，温度区间为100～400℃，压力范围为0.1～100mpa。
优选的，所述高性能特种碳纤维选用丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述高性能热塑性树脂基体选用pe、pp、tpu、ps、pvc、pa、pc、pet、pes、pps、pei、pek、peek、pi中的一种或两种以上的混合物。
优选的，所述高性能热塑性树脂基体原料为粉末状、熔融态、薄膜状或板材状。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明所阐述的一种医疗器械用热塑性碳纤维复合材料，其成型工艺简单，物理化学性能好，使用寿命长，可回收；所制备的医疗器械零部件重量轻，强度高，生物相容性及透x射线性好，能有效改善患者的使用体验。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
1)采用熔融法浸渍制备预浸料：将板材状热塑性pek树脂基体(含量60％)，在400℃温度下进行熔融，然后将丙烯腈基碳纤维以5cm/s的速度通过熔融树脂得到浸渍，树脂浸渍后的纤维经冷却得到预浸料；
2)铺设：取医疗器械模型假肢，在假肢模具的内层铺上碳纤维预浸料，腿部假肢采用15层预浸料，手部预浸料采用12层；
3)成型：采用熔融压制成型，熔融压制的热源是电传导加热，在假肢模具上通电，设置熔融压制的温度为300℃，压力为35mpa，时间为45min。
实施例2：
1)采用流化床浸渍制备预浸料：将每束丙烯腈基碳纤维通过一个有热塑性pek树脂粉末(含量60％)的流化床，树脂粉末悬浮于一股或多股气流中，气流在控制的压力下穿过纤维，待所带的树脂粉末沉积在碳纤维上，随后经过熔融炉加热至温度400℃，使树脂熔化并黏附在碳纤维上，再经过冷却定型段，使其表面均匀、平整，最后经由收卷装置收卷制得预浸料；
2)铺设：取医疗器械模型，比如假肢、骨板等，在假肢模具的内层、骨板表层铺上碳纤维预浸料，腿部假肢采用15层预浸料，手部预浸料采用12层；
3)成型：采用熔融压制成型，熔融压制的热源是电传导加热，在假肢模具上通电。设置熔融压制的温度为300℃，压力为35mpa，时间为45min。
实施例3：
1)采用熔融法浸渍制备预浸料：将板材状热塑性pp树脂基体(含量50％)，在500℃温度下进行熔融，然后将丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维及黏胶基碳纤维以5cm/s的速度通过熔融树脂得到浸渍，树脂浸渍后的纤维经冷却得到预浸料；
2)铺设：取医疗器械模型假肢，在假肢模具的内层铺上碳纤维预浸料，腿部假肢采用15层预浸料，手部预浸料采用12层；
3)成型：采用熔融压制成型，熔融压制的热源是电传导加热，在假肢模具上通电，设置熔融压制的温度范围为400℃，压力范围为10mpa，时间为45min。
实施例4：
1)采用流化床浸渍制备预浸料：将每束丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维及黏胶基碳纤维通过一个有热塑性pp树脂粉末(含量50％)的流化床，树脂粉末悬浮于一股或多股气流中，气流在控制的压力下穿过纤维，待所带的树脂粉末沉积在碳纤维上，随后经过熔融炉加热至温度400℃，使树脂熔化并黏附在碳纤维上，再经过冷却定型段，使其表面均匀、平整，最后经由收卷装置收卷制得预浸料；
2)铺设：取医疗器械模型假肢，在假肢模具的内层铺上碳纤维预浸料，腿部假肢采用15层预浸料，手部预浸料采用12层；
3)成型：采用熔融压制成型，熔融压制的热源是电传导加热，在假肢模具上通电.设置熔融压制的温度范围为400℃，压力范围为10mpa，时间为45min。
实施例5：
1)采用熔融法浸渍制备预浸料：将板材状热塑性pet树脂基体(含量20％)，在300℃温度下进行熔融，然后将丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维以5cm/s的速度通过熔融树脂得到浸渍，树脂浸渍后的纤维经冷却得到预浸料；
2)铺设：取医疗器械模型假肢，在假肢模具的内层铺上碳纤维预浸料，腿部假肢采用15层预浸料，手部预浸料采用12层；
3)成型：采用熔融压制成型，熔融压制的热源是电传导加热，在假肢模具上通电，设置熔融压制的温度范围为200℃，压力范围为60mpa，时间为45min。
实施例6：
1)采用流化床浸渍制备预浸料：将每束丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维通过一个有热塑性pet树脂粉末(含量20％)的流化床，树脂粉末悬浮于一股或多股气流中，气流在控制的压力下穿过纤维，待所带的树脂粉末沉积在碳纤维上，随后经过熔融炉加热至温度300℃，使树脂熔化并黏附在碳纤维上，再经过冷却定型段，使其表面均匀、平整，最后经由收卷装置收卷制得预浸料；
2)铺设：取医疗器械模型假肢，在假肢模具的内层铺上碳纤维预浸料，腿部假肢采用15层预浸料，手部预浸料采用12层；
3)成型：采用熔融压制成型，熔融压制的热源是电传导加热，在假肢模具上通电，设置熔融压制的温度范围为200℃，压力范围为60mpa，时间为45min。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。