β-偏磷酸钙生物陶瓷晶须研究

采用一种简单的方法制备偏磷酸钙生物陶瓷晶须材料以达到增强聚左旋乳酸的目的.即将熔融所得CaO-P2O5玻璃在非晶相-晶相转变温度热处理一段时间后用40℃的0.1mol/L NaOH溶液洗滤,生成直径为1～5μm,长径比达30～50的晶须.探讨了原料钙磷比、热处理时间、洗滤时间和晶核剂对晶须形貌的影响.在钙磷比为0.85,热处理时间和洗滤时间分别为36h和48h的实验条件下可以得到主晶相为β-偏磷酸钙(β-CMP)的陶瓷晶须.加入25wt%的β-CMPw后β-偏磷酸钙/聚左旋乳酸(β-CMPw/PLLA)复合材料的弯曲模量达4.3GPa,较纯PLLA提高了约14.4%.     

纳米纤维素晶须增强增韧聚(L-乳酸)复合材料的制备与表征

通过酸解法制备了具有纳米尺寸和一定长径比针棒状的纳米纤维素晶须(NCW),利用NCW表面的羟基引发L-丙交酯开环聚合,合成了表面接枝聚(L-乳酸)(PLLA)链段的接枝纤维素晶须(g-NCW);采用溶液浇铸法制备了PLLA膜以及不同配比的NCW/PLLA和g-NCW/PLLA复合膜。对接枝改性前后的NCW的形貌与性能进行了表征,研究了复合膜的形貌、结晶性能、热稳定性、亲/疏水性和拉伸性能。结果表明:NCW的形貌与结晶性能在接枝改性后变化不大,但在乙醇和PLLA溶液中的分散性得到明显改善;当NCW与L-丙交酯的物质的量之比为1∶5时,g-NCW表面PLLA链段的接枝率约为23.61%。NCW和g-NCW作为异相成核剂,显著提高了PLLA基体的结晶速率;并且,加入晶须改善了材料的亲水性和热稳定性。添加一定量的NCW和g-NCW到PLLA中,可有效增强增韧PLLA基体;随着晶须含量增加,复合膜的拉伸强度和断裂能先增大后下降;当NCW和g-NCW的质量分数为5%时,NCW/PLLA和g-NCW/PLLA复合膜的拉伸强度和断裂能分别达到22.02 MPa和20.01 MPa以及102.39J/m~3和117.83J/m~3,均达到最大值。由于g-NCW在基体中良好的分散性以及与基体间的界面结合,g-NCW/PLLA复合膜的拉伸强度和韧性明显优于相应的纯PLLA和NCW/PLLA膜。     

β-偏磷酸钙/聚乳酸复合骨折内固定材料的细胞相容性

对采用“两步模压法”制备的β-偏磷酸钙(β-CMP)晶须/聚乳酸(PLLA)复合骨折内固定材料进行细胞安全性研究,为其应用提供生物学依据。将成骨细胞与复合材料共孵育,用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(MTT)法分析成骨细胞的增殖情况,并通过倒置显微镜和SEM观察成骨细胞在复合材料上的粘附、生长情况。β-CMP/PLLA复合材料对成骨细胞黏附、生长没有抑制作用而且能促进成骨细胞的增殖。β-CMP/PLLA复合材料具有良好的细胞相容性。     

硬脂酸改性β-磷酸三钙及其复合材料机械性能研究

为了提高β-磷酸三钙(β-TCP)复合材料的机械性能,采用硬脂酸(C17H25COOH)对β-TCP表面进行改性处理,研究了β-TCP与C17H25COOH的界面作用机理.利用透射电镜、傅里叶红外光谱、热重分析等技术分别对改性前后β-TCP的颗粒形貌、组分和表面—OH基团进行了表征,研究了改性β-TCP/聚左旋乳酸(PLLA)复合材料的机械性能,并利用扫描电镜观察了复合材料断面形貌.研究表明:硬脂酸包覆在β-TCP表面,改性后β-TCP粉末具有一定的疏水性,硬脂酸的H+可以与β-TCP中的PO43-的一个O发生质子化反应形成—OH.改性β-TCP/PLLA复合材料的机械性能相比改性前有明显提高,改性后的β-TCP微粒在PLLA中分散均匀,两者结合紧密.     

羟基磷灰石(HA)表面改性对HA/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用三种高分子有机物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)对羟基磷灰石(HA)颗粒表面进行改性处理,以便改善两相在复合时的界面结合强度,从而获得力学性能优良的复合材料.首先,将三种高分子聚合物分别溶于含HA颗粒的水溶液中,均匀分散后经喷雾干燥获得改性的粉体;然后,利用流延法获得HA/PLLA复合材料薄膜.研究了3种高分子表面改性HA颗粒后复合材料的力学性能,以及自然断面的界面结合情况.结果表明HA表面经PEG改性后,HA与PLLA间的界面结合状态优良,HA/PEG/PLLA的断裂强度较未经表面改性处理的HA颗粒与PLLA的复合材料的断裂强度提高了31%.     

硼酸铝晶须增强氰酸酯树脂的性能

采用硼酸铝(AlBw)晶须改性氰酸酯树脂制备出氰酸酯树脂/晶须复合材料,研究了表面处理和晶须用量对氰酸酯树脂体系的反应活性、复合材料力学性能以及耐湿热性的影响.结果表明,未经表面处理的AlBw晶须不能改善氰酸酯树脂体系的韧性,反而使树脂韧性下降,表面处理的晶须均可以改善树脂的力学性能,经硼酸酯偶联剂处理后的AlBw晶须使树脂体系冲击强度提高.采用硼酸酯偶联剂对AlBw晶须进行表面处理可明显改善晶须在树脂体系中的分散性.在晶须用量低于8%时,随着晶须加入量的增加,树脂体系的力学性能增大,氰酸酯树脂/晶须复合材料表现为韧性断裂并有明显的晶须拔出现象.晶须的加入使树脂体系耐热性和耐湿热性提高,加入8%的AlBw晶须使体系吸水率下降,冲击强度和弯曲强度保持率提高.     

卵磷脂对生物活性玻璃表面改性的研究

采用卵磷脂对生物活性玻璃粉体表面进行改性处理, 并研究了生物活性玻璃与卵磷脂的相互作用. 热分析(TG/DSC)、傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析表明, 卵磷脂在生物活性玻璃表面附着,通过氢键等弱键相互作用. 表面改性后的生物活性玻璃粉体与壳聚糖复合后, 复合材料的力学强度与未处理的相比有明显提高. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 经处理后的生物活性玻璃粉体在壳聚糖中分散均匀, 两者结合紧密, 表明卵磷脂改性可以有效地提高生物活性玻璃粉体与壳聚糖有机基质的界面结合强度.     

钛酸钾晶须/L型聚乳酸共混物的热稳定性及力学性能研究

采用1%～5%不同浓度的碳酸钾晶须(PTW)对精制后的L型聚乳酸(PLLA)进行共混改性,以三氯甲烷为溶剂制成膜。分别用调制式热重分析法(MTGA),红外光谱(FTIR-ATR)和动态力学分析(DMA)对其进行表征。MT-GA结果表明PTW/PLLA共混物热分解的活化能Ea、指前因子Z和比速率ln[rate ratio]等热分解动力学常数均较未添加晶须的PLLA高,且PLLA的热分解过程为一步反应,FTIR-ATR和DMA结果表明,和PLLA相比,PTW/PLLA共混物的力学性能均有所改善。     

β-磷酸三钙/聚L-乳酸复合支架材料制备过程中的表面改性研究

对β TCP粉末表面改性剂进行了筛选,并对棕榈酸的改性效果进行了优化研究。通过润湿角测量仪、扫描电镜(SEM)和 X光电子能谱(XPS)分别对改性前后β TCP 的水性接触角、颗粒形貌以及表面—OH基团进行了表征,同时研究了改性β TCP/聚乳酸(PLLA)复合材料的力学性能。结果表明:用 1%棕榈酸在20min超声分散搅拌处理后的β TCP 微粒具有良好的疏水性,且在 PLLA 基质中分散均匀;通过棕榈酸改性,改善了β TCP/PLLA复合材料界面粘结强度,提高了复合材料的力学性能。     

碳酸氢氨制孔制备聚乳酸(PLLA)/β磷酸三钙(β-TCP)复合骨修复多孔支架材料

采用混合溶剂(氯仿,丙酮)溶解后的聚乳酸(PLLA)与β磷酸三钙(β-TCP)、制孔剂碳酸氢氨(NH4HCO3)复合,冷冻干燥成型制备聚乳酸/β磷酸三钙多孔复合支架材料.正交实验结果表明,适当比例的混合溶剂在-10℃间体积收缩干燥制备的材料具有良好的成型性能和力学强度,碳酸氢氨(粒径200～400μm)质量比为30%(wt),PLLA/β-TCP质量比为1:1时,制备的支架材料抗压强度5.6MPa,孔隙率66.3%,孔径200～400μm.得到理想的复合骨修复多孔支架材料.     

烷基磷酸单酯表面改性无水硫酸钙晶须及其对PP力学性能的影响

采用烷基磷酸单酯改性剂对无水硫酸钙晶须进行了有机表面改性的研究,通过接触角(CA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等多种测试手段对样品进行表征分析。结果表明,烷基磷酸单酯对无水硫酸钙晶须具有较好的表面改性效果,改性产品的接触角可达97°,改性后晶须表面包覆层厚度为20~50nm。由FT-IR和XPS分析结果可知,烷基磷酸单酯中的磷酸基团与晶须表面的Ca化学成键达到表面改性的目的,改性后晶须表面存在—Ca—SO_4和—Ca—O—PO_2K—O—R。最后,通过制备无水硫酸钙/PP复合材料,考察了无水硫酸钙晶须改性前后对PP力学性能的影响。结果表明无水硫酸钙晶须的加入对PP复合材料的力学性能有明显的提高,改性无水硫酸钙晶须与PP有较好的界面相容性,改性无水硫酸钙晶须对PP力学性能的提高优于未改性无水硫酸钙晶须。     

聚乳酸表面处理的AFM观察及对细胞粘附性的影响

利用NaOH对溶液浇铸法制备的聚L-乳酸膜（PLLA）进行不同时间的表面处理,采用接触角仪和原子力显微镜（AFM）对处理前、后的材料表面进行亲水性和形貌表征,并初步研究了表面处理的材料对细胞粘附性的影响.结果表明,NaOH处理后的PLLA膜的亲水性明显改善,并且其表面平均粗糙度（Ra）由20 nm增加到40 nm～150 nm.成纤维细胞在改性后的材料表面的粘附和生长较改性前有了很大提高。     

偶联剂对硼酸铝晶须/双马来酰亚胺性能的影响

应用自行合成的一类新型硼酸酯偶联剂及硅烷偶联剂等对硼酸铝晶须进行表面处理,考察了硼酸铝晶须对双马来酰亚胺树脂体系性能的影响.结果表明,硼酸酯处理后的晶须对材料的改性作用较硅烷更加显著;硼酸铝晶须添加到双马来酰亚胺树脂中后,材料的弯曲强度在晶须含量为5%时达到最大值,而后随晶须含量的增大稍有下降;随晶须添加量的增大材料的弯曲模量和耐热性逐渐提高;经硼酸酯处理的晶须与树脂基体具有更好的界面粘接.     

羟基磷灰石晶须/聚左旋乳酸复合材料的制备及性能

研究了两种不同形貌的羟基磷灰石(粉体和晶须)以及热压温度对羟基磷灰石/聚左旋乳酸(HA/PLLA)复合材料机械性能的影响,并优化了两者的质量配比。通过扫描电镜(SEM)、万能试验机和体外浸泡实验对复合材料的显微结构、抗压强度和生物活性进行表征。结果显示,在PLLA基质中HA晶须具有更好的增强效果,当HA晶须与PLLA质量比为1∶1,热压温度为170℃时,复合材料具有最大的抗压强度98MPa,比对应粉体增强复合材料的抗压强度提高了53%。体外浸泡实验说明了羟基磷灰石晶须/聚左旋乳酸(HA-w/PLLA)复合材料具有良好的生物活性。     

钛酸钾晶须填充新型PPESK的性能及形态研究

采用填料对含二氮杂萘结构的聚醚砜酮(PPESK)进行填充改性,能够快捷有效的提高其性能,为此采溶液共沉析的方法制备了含二氮杂萘结构的聚芳醚砜酮/钛酸钾晶须(PPESK/Whisker)复合材料.使用不同比例的钛酸酯偶联剂进行晶须表面处理,研究了晶须表面处理和晶须含量对PPESK复合材料机械性能的影响;考察了复合材料的热性能,并用扫描电镜观察了复合材料的形貌.结果表明,钛酸钾晶须作为填充材料,使得复合材料机械性能得到明显改善;对晶须进行适当的表面处理后,晶须与PPESK基体的相容得到改善.     

硫酸钙晶须改性聚氨酯环氧树脂的粘接性能

使用硫酸钙晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性,研究改性前后、改性条件、晶须长度及晶须加入量对聚氨酯环氧树脂粘接性能的影响,并分析了晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制。实验结果表明,晶须对聚氨酯环氧树脂的改性机制为裂纹在晶须/基体界面处发生偏转,从而阻碍了裂纹的扩展。当使用长度较短、经有机化处理后的晶须对聚氨酯环氧树脂进行改性时,可使改性后的聚氨酯环氧树脂对LY12铝合金的粘结强度得到较大提高,其室温剥离强度提高27%,100℃及-70℃剪切强度分别提高了39%和10%,晶须对聚氨酯环氧树脂高温性能的改善尤为明显。      

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料力学性能

将纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚乳酸(PUA)在溶剂中混合,干燥后再采用热压成型工艺制备n-HA/PLLA复合材料.制备过程中n-HA采用F-127和PEG改性处理.拉伸实验发现:n-HA加入PLLA基体中,能提高PLLA的塑性;PEG改性n-HA与PLLA复合力学性能较好,PEG可以改善HA的分散性.扫描电镜图片显示:与PLLA比较,PEG改性n-HA/PLLA复合材料的断裂为韧性断裂,PLLA的断裂接近脆性断裂.     

CMPw/PLLA骨折内固定材料的制备及强度性能研究

为了提高骨折内固定材料聚乳酸的力学强度及承载能力,通过玻璃结晶化方法制备得到长径比为30～50的偏磷酸钙晶须(CMPw),将CMPw与左旋聚乳酸(PLLA)复合,制得抗压强度为80MPa,抗弯强度为40MPa,断裂强度达到170MPa的复合材料.探讨了热处理温度、萃取条件、晶须含量、粉体粒径对偏磷酸钙产物形貌和复合材料强度的影响.     

改性氧化锌晶须改善PP-R性能的研究

为了提高PP-R树脂的耐热性能,以四角状氧化锌晶须为增强剂,系统研究了偶联剂改性氧化锌晶须的过程,以及改性晶须对PP-R树脂性能的改善;同时对改性PP-R材料的力学和热学性能进行了表征;通过扫描电镜观察了材料的断面,以及晶须在基体中的分散性.研究表明,使用0.5%的KH560改性后的氧化锌晶须具有较好的分散性.与纯PP-R相比,添加量为3%～4%的改性PP-R材料的性能有较大的提高,其热变形温度由72℃提高到94℃,断裂伸长率也由45%提高到112%.     

聚左旋乳酸/纳米TiO_2复合材料的制备及性能

本研究通过溶胶-凝胶法制备出纳米二氧化钛(TiO_2),并采用硅烷偶联剂KH-550对其进行表面改性,减缓纳米TiO_2的团聚,通过溶液共混法制备出聚左旋乳酸(PLLA)/TiO_2复合薄膜。采用DSC、SEM、TG、紫外光谱和DMA等系统研究了TiO_2及其PLLA复合物的结构和性能。结果表明:TiO_2经过表面接枝改性后,平均粒径由533nm降低为346nm,其接枝率为4.2%(wt,质量分数,下同)。未改性的TiO_2在PLLA中分散性差,易团聚,改性后TiO_2在含量低于1.5%的条件下,能在PLLA中分散。TiO_2的加入提高了PLLA复合物的热稳定性、抗紫外性能和储能模量,对PLLA的结晶性能影响较小。