纳米HA_P/PLA复合材料的制备及形状记忆性能研究

论文摘要

聚乳酸（Polylactide, PLA）是一种具有良好生物相容性、形状记忆效应的生物可降解高分子材料,现在主要运用于手术缝合和骨折修复。但纯聚乳酸制件的机械强度难与皮质骨相匹配;聚乳酸的降解中间产物呈酸性,容易引起人体无菌性炎症等问题,限制了其进一步应用。而纳米HAP（nano-Hydroxyapatite, n-HA）与PLA的复合,有望对此有所改善。本文采用水热法制备了纳米羟基磷灰石粒子（nHAP）,研究了不同的表面活性剂、水热处理温度和时间、pH值对合成HA纳米粒子形貌、成分的影响。结果表明水热法制备HA纳米粒子工艺简单、成本低、适合大批量生产。采用KH550对纳米HAP进行了表面处理和改性,运用熔融共混法制备了纳米HAP/PLA复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、能谱（EDAX）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）等现代测试手段,对复合材料中nHAp的分散进行分析,并研究了纳米HAP的比例与表面处理对复合材料的力学性能和形状记忆性能的影响。试验结果表明,在纳米HAP含量低于30%时,经硅烷偶联剂KH550处理的纳米HAP能够均匀地分散在PLA基体中;随着纳米HAP含量的增加,复合材料的形状记忆性能有所下降;偶联剂的使用可以缓和这一趋势;当纳米HAP为30%时,复合材料的综合性能最佳,其缺口冲击强度为11.32kJ/m2,拉伸强度为75.4MPa,形状固定率为97.5%,形状回复率为94.5%。复合材料的降解实验表明,纳米HAP的存在可以缓解PLA降解所产生的酸性,在复合材料表面有球状磷灰石的聚积物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 聚合物形状记忆性能的理论研究
• 1.3 形状记忆性能的测定
• 1.4 聚乳酸的研究现状
• 1.4.1 聚乳酸的合成
• 1.4.2 聚乳酸的形状记忆性能
• 1.5 羟基磷灰石（HA）的研究现状
• P）的合成'>1.5.1 纳米羟基磷灰石（nHA_P）的合成
• P）的应用'>1.5.2 纳米羟基磷灰石（nHA_P）的应用
• 1.6 选题的依据及研究目的
• 1.7 研究方案及技术路线
• 1.7.1 研究方案
• 1.7.2 技术路线
• P）的制备'>第二章 纳米羟基磷灰石（NHA_P）的制备
• P）的常见制备方法'>2.1 纳米羟基磷灰石（NHA_P）的常见制备方法
• 2.1.1 固相干法
• 2.1.2 沉淀法
• 2.1.3 溶胶-凝胶法
• 2.1.4 水热法
• P'>2.2 水热法制备纳米HA_P
• 2.2.1 实验原料与实验仪器
• 2.2.2 实验过程
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 X 射线衍射分析
• 2.3.2 透射电镜（TEM）观察和能谱（EDAX）分析
• 2.4 本章小结
• P的表面改性'>第三章 纳米HA_P的表面改性
• 3.1 纳米粒子的表面改性
• 3.1.1 纳米粒子改性的目的
• 3.1.2 纳米粒子的改性方法
• 3.1.3 实验原料与实验仪器
• P 粒子过程'>3.1.4 硅烷KH550 处理HA_P粒子过程
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 硅烷的水解
• 3.2.2 偶联剂作用机理探讨
• P 的FTIR 分析'>3.2.3 KH550 处理nHA_P 的FTIR 分析
• 3.3 本章小结
• P/PLA 复合材料制备与力学性能测试'>第四章 纳米HA_P/PLA 复合材料制备与力学性能测试
• 4.1 实验原材料及设备
• P/PLA 复合材料及测试试样的制备'>4.2 纳米HA_P/PLA 复合材料及测试试样的制备
• P 表面处理'>4.2.1 HA_P表面处理
• 4.2.2 预混
• 4.2.3 混炼
• 4.2.4 成型
• 4.3 性能测试
• 4.3.1 力学性能测试
• 4.3.2 透射电镜（TEM）分析
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 TEM 分析
• 4.4.2 力学性能
• 4.5 本章小结
• P/PLA 复合材料的形状记忆性能测定'>第五章 纳米HA_P/PLA 复合材料的形状记忆性能测定
• 5.1 实验原材料及设备
• 5.2 复合材料形状记忆性能测试
• P 含量对复合材料形状记忆性能的影响'>5.2.1 纳米HA_P含量对复合材料形状记忆性能的影响
• 5.2.2 纳米粒子表面处理对复合材料的形状记忆性能的影响
• 5.3 结果与分析
• 5.4 本章小结
• P/PLA 复合材料的体外降解'>第六章 纳米HA_P/PLA 复合材料的体外降解
• 6.1 模拟体液的配制
• P/PLA 膜材的制备'>6.2 降解用纳米HA_P/PLA 膜材的制备
• 6.2.1 实验原材料及设备
• P/PLA 膜材'>6.2.2 溶液共混法制备纳米nHA_P/PLA 膜材
• 6.3 降解实验
• 6.3.1 实验原材料及设备
• 6.3.2 实验内容
• 6.4 表征方法
• 6.5 结果分析与讨论
• 6.5.1 降解过程中SBF 的pH 值的变化
• 6.5.2 膜材表面降解形貌分析
• 6.5.3 膜材表面物相分析
• 第七章 结果与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文