羟基磷灰石/聚乙烯醇复合材料的制备及性能研究

论文摘要

羟基磷灰石（HAP）因具有良好的生物相容性和骨诱导性,常被用作骨修复替代材料,羟基磷灰石的合成及控制研究是当今生物材料领域研究的重要热点。水热合成法是实现高纯HAP制备的有效方法,然而,单一的合成方法很难实现HAP结构及大小有效控制。在本论文中,以生物可降解聚乙烯醇高分子作为模板剂,用原位-水热法合成了具有生物活性的纳米HAP,并对水热时间和模板剂浓度对羟基磷灰石/聚乙烯醇复合材料中HAP微粒形貌、大小的影响进行系统研究。结果表明,水热时间和模板剂PVA的含量对HAP/PVA复合微粒形貌、尺寸有着重要影响。水热时间从0h增加到16h,PVA/HAP微粒中HAP形貌逐渐由不规整的球状、短棒状变为规整的长棒状,水热时间从16h增加到72h,长棒状的PVA/HAP微粒的形貌变化不大;聚乙烯醇模板剂浓度越大,获得的HAP微粒越小。研究表明,通过控制水热时间和模板剂PVA浓度可以实现HAP的可控制备。采用冻胶纺丝拉伸工艺,制备了PVA/HAP复合纤维,采用XRD、FTIR、DSC、TG对PVA/HAP复合纤维的结构和性能进行了表征。力学性能测试表明:随着HAP含量的增加,PVA/HAP复合纤维的断裂强度逐渐提高,这是因为PVA和HAP之间有强烈的相互作用,促进了HAP与PVA良好的界面粘合,且随着HAP含量的增加,PVA和HAP的接触面积增大,相互作用力增强所致。随着拉伸倍数增大,纯PVA纤维和PVA/HAP复合纤维强度均增加,表明拉伸促进了纤维取向度提高,同一拉伸倍数的PVA/HAP复合纤维均比PVA纤维的拉伸强度高,这是因为拉伸工艺促进PVA大分子取向提高,同时由于HAP与PVA之间的强烈相互力,PVA高分子链取向诱导了HAP取向排列所致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 羟基磷灰石的国内外应用研究现状
• 1.1.1 羟基磷灰石研究意义
• 1.1.2 羟基磷灰石在生物材料方面的应用
• 1.2 羟基磷灰石概述
• 1.2.1 羟基磷灰石的结构
• 1.2.2 羟基磷灰石的力学性能
• 1.2.3 羟基磷灰石的生物活性
• 1.2.4 羟基磷灰石的主要制备方法
• 1.3 纳米羟基磷灰石复合材料制备进展概述
• 1.4 可控纳米羟基磷灰石的制备进展概述
• 1.5 本论文研究的目的及意义
• 参考文献
• 第二章 纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合微粒制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验准备
• 2.2.1 Ca/P比选择
• 2.2.2 原料选择
• 2.2.3 表面活性剂
• 2.2.4 水热温度的选择
• 2.2.5 水热时间范围的选择
• 2.3 原位水热HAP/PVA复合微粒的制备
• 2.3.1 试剂与仪器
• 2.3.2 试验流程1
• 2.3.3 试验流程2
• 2.3.4 样品测试
• 2.4 结果与分析
• 2.4.1 水热时间对HAP/PVA复合微粒形貌的影响
• 2.4.2 PVA模板剂浓度对HAP/PVA复合微粒的影响
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 聚乙烯醇/羟基磷灰石复合纤维的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 PVA/HAP复合纤维的制备
• 3.2.3 样品测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 HAP含量对PVA/HAP复合纤维的影响
• 3.3.2 PVA/HAP纤维不同拉伸倍数对PVA/HAP复合纤维的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 总结
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢