铜/低密度聚乙烯纳米复合材料在模拟宫腔液中的腐蚀行为及其对铜离子的控释

论文题目: 铜/低密度聚乙烯纳米复合材料在模拟宫腔液中的腐蚀行为及其对铜离子的控释

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料科学与工程

作者: 蔡水洲

导师: 谢长生

关键词: 铜纳米颗粒,纳米复合材料,低密度聚乙烯,铜离子,控释,模拟宫腔液,宫内节育器,暴释现象

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 宫内节育器Intrauterine Device(IUD)是一种安全、有效、经济、可逆、简便的避孕工具,也是全球使用最广泛的方法之一。IUD分为惰性和活性两大类。惰性IUD 由于其避孕效果差已经被活性IUD 完全取代。活性IUD 主要有两种类型:载铜IUD(Cu-IUD)和药物缓释IUD。Cu-IUD中铜的避孕效果好,因而成为当今研究最多,使用最广的IUD。传统的载铜IUD在30多年的使用过程中显现出一些固有的弊端:(1)所载铜中铜离子的有效转化率较低; (2)置入人体初期铜离子释放呈现暴释现象; (3)铜离子释放速率不可调控。这些弊端容易给使用者带来出血、脱落和盆腔炎等副作用。为了克服这些弊端,本论文成功设计并制备了一种新型IUD材料,即铜纳米颗粒填充低密度聚乙烯复合材料(Copper/LDPE nanocomposite),并对此复合材料在模拟宫腔液中的腐蚀行为和铜离子的释放特性进行了系统的研究。用分光光度法对铜、氧化亚铜、氧化铜三种物质的纳米和微米颗粒在模拟宫腔液中铜离子的转化率进行了跟踪测定,同时用X射线衍射(XRD)方法对铜纳米颗粒在模拟宫腔液中腐蚀的中间产物进行了表征。结果表明,铜微米颗粒在模拟宫腔液中的铜离子的转化率为60%左右,与文献报导块体铜的铜离子转化率一致。但实验中测得铜纳米颗粒的转化率达到98%以上,而且氧化亚铜和氧化铜的铜离子转化率都达到90%以上。铜纳米颗粒在模拟宫腔液中极高的铜离子转化率为制备新型IUD 材料创造了良好的条件,可以有效地克服传统载铜IUD 中铜的利用率低的问题,充分体现了纳米材料用于计划生育领域的优势。考虑到聚合物包覆金属粒子后,可减缓介质对金属粒子的腐蚀速度,同时对可溶性腐蚀产物还有一定的控释作用,文中将铜纳米颗粒与低密度聚乙烯进行复合制备Copper/LDPE 纳米复合材料。用分光光度法、SEM 以及XRD 等方法研究了在模拟宫腔液中Copper/LDPE纳米复合材料对铜离子的控释、铜纳米颗粒在复合材料中的分布、以及腐蚀产物的成分。结果表明,可以通过控制铜纳米颗粒的质量分数来调节Copper/LDPE纳米复合材料在模拟宫腔液中铜离子的释放速率。纳米复合材料的体积电阻率和铜离子释放性能的实验结果同时证明,在铜纳米颗粒质量分数为30 %到35 %区间范围内,铜颗粒开始形成了连续的网络通道。通过对比研究发现,在铜离子释放行为和材料的可控性调节方面,纳米复合材料明显优于微米复合材

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 IUD 的起源及其产品演化过程

1.2 现有含铜IUD 的优缺点

1.3 国内外对含铜IUD 在体内外腐蚀行为的研究状况

1.4 纳米复合材料

1.5 聚合物的控释作用

1.6 本课题研究的目的和意义

2 铜及其氧化物颗粒在模拟宫腔液中腐蚀行为研究

2.1 实验方法及铜离子的测定

2.2 原料的分析表征

2.3 铜及其氧化物的纳米和微米颗粒在模拟宫腔液中铜离子的转化率的测定

2.4 铜及其氧化物在模拟宫腔液中腐蚀过程的讨论

2.5 铜及氧化亚铜在模拟宫腔液中腐蚀产物的表征

2.6 本章小结

3 Copper/LDPE 复合材料在模拟宫腔液中对铜离子的控释

3.1 Copper/LDPE 复合材料的制备

3.2 铜含量对Copper/LDPE 复合材料释放铜离子速率的影响

3.3 pH 值对纳米复合材料释放铜离子的影响

3.4 浸泡前后纳米复合材料组织和物相的变化

3.5 本章小结

4 聚乙烯基体浸泡过程中的变化

4.1 实验方法

4.2 挤出试样浸泡前后聚乙烯晶胞参数的变化

4.3 挤出试样浸泡150 天后聚乙烯结晶度的测定

4.4 挤出试样浸泡150 天后吸水率的测定

4.5 挤出试样浸泡过程中形态的变化

4.6 不同加工工艺对铜离子释放的影响

4.7 热压工艺制得的复合材料浸泡前后SEM 形貌

4.8 本章小结

5 纳米复合材料自洁性能的研究

5.1 洁概念简介

5.2 实验方法

5.3 对传统TCu220-IUD 浸泡后铜套表面的表征

5.4 对传统TCu220-IUD 浸泡后聚乙烯基体表面的表征

5.5 纳米复合材料浸泡后表面状态的表征

5.6 讨论

5.7 本章小结

6 Copper/LDPE 纳米复合材料控释铜离子机理的研究

6.1 实验方法

6.2 纳米和微米复合材料物对铜离子的控释性能

6.3 浸泡后纳米和微米复合材料物相梯度分布研究

6.4 浸泡后纳米和微米复合材料物表面状态的表征

6.5 讨论

6.6 本章小结

7 Copper/LDPE 复合材料 IUD 的设计参数

7.1 复合材料中铜含量对密度的影响

7.2 用复合材料设计T 型IUD

7.3 用复合材料设计无支架型IUD

7.4 本章小结

8 全文总结

8.1 主要结论

8.2 需要完善的工作

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表的论文目录

附录2 攻读博士学位期间申请专利目录

发布时间: 2006-04-05

参考文献

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