亲水性聚氨酯复合材料的体外降解性和细胞相容性

采用摇床法和体外细胞培养法对亲水性羟基磷灰石/聚氨酯(HA/PU)纳米复合材料的体外降解性和体外细胞相容性进行了评估。结果表明:HA/PU纳米复合材料在磷酸缓冲溶液中浸泡不同时间后,材料发生了不同程度的降解。纳米HA含量对复合材料的降解性有一定影响,纳米HA含量较高的复合材料表现出较缓的降解速率。体外细胞相容性实验表明,MG63细胞在纯PU上成球型,抱团生长;而MG63细胞在HA/PU复合材料上生长良好,牢固地黏附在表面,并借助伪足在材料表面充分伸展,这说明HA/PU复合材料为细胞的黏附、增殖以及生存活力的维持提供了有利的环境。这些结果表明该HA/PU纳米复合材料有望用于骨组织工程修复。     

离子键增强水性聚氨酯/纳米羟基磷灰石复合材料的研究

水性聚氨酯/羟基磷灰石(WBPU/HA)纳米复合材料的研究已有报道,但通过离子键增强复合材料的研究却很少见。制备了稳定性良好的带羧酸根的阴离子型WBPU乳液和带季铵的阳离子型的HA胶体。其中纳米羟基磷灰石胶体通过合成过程中引入氨乙基磷酸使其带上正电荷。然后加入柠檬酸根将HA胶体转变为阴离子胶体。两种胶体溶液共混,并通过透析去掉柠檬酸根后得到均匀的混合胶体,干燥后得到力学性能良好的WBPU/HA复合材料。当HA含量为0~15%(质量分数)时,复合材料力学强度从纯PU的10.9 MPa提高到了22.3 MPa,提高幅度达100%。这是由于两相间存在正负电荷的离子键作用。当HA含量为20%(质量分数)时,由于HA粒子的团聚导致力学性能下降。提供了一种通过胶体共混来制备离子键增强的纳米复合材料的新方法。     

n-HA/PA46复合材料的制备与表征

用溶液共溶沉淀法制备出纳米羟基磷灰石（n-HA）/聚酰胺46（PA46）复合材料。采用扫描电子显微镜（SEM）、燃烧试验、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）及X射线光电子能谱仪（XPS）对复合材料的组成和界面进行了测试和表征,并对复合材料的力学性能进行了初步研究。结果表明,溶液共溶沉淀法可使n-HA颗粒均匀分散在PA46基体中,复合材料具有良好的均一性;在复合材料中n-HA与PA46界面间存在氢键,有较稳定的界面结合;复合材料有良好的力学强度,其抗拉、抗压和抗弯强度分别为67、202和146MPa,高于n-HA/聚酰胺66（PA66）复合材料。初步实验结果表明n-HA/PA46复合材料在骨组织支撑、修复和重建等承重骨部位修复方面有潜在用途。     

n-HA/PA系列生物医用复合材料的制备与表征

设计了一种新工艺方法制备n-HA／PA系列生物医用复合材料．利用各种检测手段分析复合材料的物相结构和性能．提出了复合材料两相间的化学键合方式和聚酰胺基体所发生的晶型转化。     

有机改性高岭土/聚氨酯纳米复合材料的制备与表征

用原位插层复合法制备了有机改性纳米高岭土/聚氨酯复合材料。研究了纳米复合材料的力学性能、耐热性能及纳米填料在复合材料中的形态。结果表明,当改性纳米高岭土质量分数为3%时,复合材料的拉伸强度为29.3 MPa、弹性模量达6.23 MPa、断裂伸长率达492%,均比纯聚氨酯弹性体增加10%以上,同时其热稳定性也有所提高;改性纳米高岭土加入量低于3%时,以剥离形态存在于聚氨酯基体中,而高于3%时,则开始出现片层形态且有团聚现象。     

阻燃木材-聚氨酯复合材料的制备与表征

将聚氨酯预聚体和易流失的无机盐阻燃剂分别浸注到木材,经固化后制得阻燃性木材-聚氨酯复合材料。对煮烘循环处理前后各复合材料的力学性能测试、扫描电镜(SEM)和锥形量热(CONE)分析表明,通过聚氨酯在木材细胞壁上粘附形成的连续树脂层,不仅可有效提高复合材料的力学性能和耐久性,同时还能够有效固附易流失的无机盐阻燃剂而保证阻燃效果。     

三种形貌纳米SiO_2的调控合成及其原位增强亲水性聚氨酯注浆复合材料

以硅酸钠为硅源,通过对硅酸钠水解形成纳米SiO_2(nano SiO_2)的过程进行调控,得到含无定形nano SiO_2(nano A-SiO_2)、球状nano SiO_2(nano S-SiO_2)和层状六角形nano SiO_2(nano LH-SiO_2)的水溶胶。以异氰酸酯和高亲水性聚醚多元醇为原料,合成亲水性聚氨酯(HPU)预聚体,并实现其与硅溶胶的原位反应,制备nano SiO_2/HPU注浆复合材料。通过ATR-FTIR、TEM、SEM及力学性能测试,对nano SiO_2/HPU的结构和性能进行表征与测试。结果表明,成功实现了聚乙二醇(PEG)对硅酸钠水解生成nano SiO_2过程的调控,并且不同形态结构的nano SiO_2粒子对nano SiO_2/HPU注浆复合材料的力学性能影响不同。其中,nano S-SiO_2/HPU具有更高的压缩强度,nano LH-SiO_2/HPU具有更强的韧性。     

羟基磷灰石／细菌纤维素纳米复合材料的制备与热力学性能表征

摘要通过仿生途径制备了模拟天然骨成分的羟基磷灰石／细菌纤维素（hydroxyapatite/bacterial cellulose,HAp/BC）纳米复合材料,使用TGA（thermo-gravimetric analysis）, DSC（differential scanning calorimetry）和DMA（dynamic mechanical analysis）测试方法对复合材料进行了热力学表征,以此来了解复合材料的成分组成、热稳定性和热力学行为．实验结果表明,纳米复合材料的成分与天然骨相似,并且热稳定性与纯BC相比有所提高;纳米复合材料在热分解时存在复杂的吸热放热现象;由于HAp的加入,与BC相比,复合材料的玻璃化转变温度向高温区域移动．     

紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料的制备与表征

采用原位聚合方法合成了可紫外光固化的插层型聚氨酯丙烯酸酯／蒙脱土复合材料,通过紫外光固化后制备了聚氨酯丙烯酸酯／蒙脱土纳米复合材料。利用FT-IR、XRD等对材料的结构、蒙脱土的插层和剥离行为进行了表征,采用TGA和应力-应变方法对复合材料的热学及力学性能进行了测试。结果表明,当蒙脱土含量为4％～5％时,聚氨酯丙烯酸酯／蒙脱土纳米复合材料的耐热性能有了明显提高,而拉伸强度和撕裂强度比纯聚氨酯丙烯酸酯分别提高了100％和50％。     

改性HA/PLA纳米复合材料的制备及其性能

以Ca(OH)2和H3PO4为原料,采用冷冻干燥技术制备纳米羟基磷灰石(n-HA),并在其表面接枝聚乳酸(PLA),得到改性的纳米羟基磷灰石(g-HA),采用XRD及FTIR进行表征;借助超声分散用溶液共混法制备g-HA/PLA和n-HA/PLA纳米复合材料。并采用弯曲性能测试、DMA和POM对其力学性能和结晶性能进行表征。结果表明g-HA作为良好的相容剂和异相成核剂,对g-HA在PLA基质中分散性的提高和纳米复合材料界面粘结强度的提高起到了良好的作用,g-HA/PLA纳米复合材料的弯曲模量、玻璃化温度和储能模量均有显著的提高。所采用的制备方法简便易行,具有潜在的工业应用前景。     

聚氨酯/有机刚性微球复合材料的制备和表征

采用乳液聚合的方法合成了表面富含羧基的核壳结构有机刚性微球,并以有机刚性微球、聚已二酸乙二醇酯二醇(PEA,M=1510)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、扩链剂(MOCA)为原料,采用预聚法制备出新型聚氨酯/有机刚性微球复合材料并对其性能进行了表征.结果表明:有机刚性微球的添加量为1%～3%时,复合材料的力学性能最佳,耐溶剂性有所下降.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖-硫酸软骨素复合材料的制备及其性能研究

采用共沉淀方法制备了纳米羟基磷灰石/壳聚糖-硫酸软骨素复合材料, 用XRD、 SEM、 EDS、 TGA及万能材料实验机等对材料性能进行了分析表征, 并观察了材料在模拟体液中培养后表面结构、 形态以及体系pH值的变化。结果表明: 纳米羟基磷灰石／壳聚糖-硫酸软骨素复合材料具有良好的力学性能, 对机体微环境影响微小、 表面矿化效果好,有良好的生物活性和生物相容性。当羟基磷灰石含量为50%时, 抗压强度为42.3MPa, 该复合材料可满足骨组织修复与替代的要求, 有望成为治疗骨缺损的承力替代物。      

亲水性高分子-陶瓷复合膜的制备与表征

采用均质的氧化铝支撑体和不同表面层孔径的非对称氧化铝支撑体直接接枝聚丙烯酸(PAA)制备亲水性PAA-Al2O3复合膜。对所制备出复合膜的红外光谱(IR)分析、光电子能谱(XPS)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析和表面的水接触角分析表明,成功地制备出了PAA-Al2O3复合膜。在相同实验条件下对所制备的复合膜进行纯水和纯乙醇的通量实验以及质量分数95%乙醇的脱水分离试验表明,最适合用于制备PAA-Al2O3复合膜的陶瓷膜支撑体是孔径为2～3μm的均质氧化铝支撑体,用其制备的复合膜的分离因子为139.33,通量为0.61kg/(m2.h),可以达到分离效率高、通量较大的效果.     

纳米HA/PU复合材料的力学性能和热性能

以4 , 4′-亚甲基二环己基二异氰酸酯( H₁₂MDI) 、聚乙二醇、蓖麻油、1 , 4-丁二醇和具有生物活性的纳米羟基磷灰石(n-HA) 为原料, 采用预聚法制备了纳米羟基磷灰石/ 聚氨酯( HA/PU) 复合材料, 并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明: 复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随n-HA 含量的增加而提高。当n-HA 的质量百分数为30 %时, 复合材料的综合力学性能达到最佳, 与纯PU 相比, 拉伸强度和断裂伸长率分别提高了186 %和107 %。动态力学分析得出复合材料的储能模量随n-HA 质量百分含量的增加而显著上升。TGA 试验表明HA/PU 纳米复合材料的热稳定性能随n2 HA 的添加得到改善, 而DSC 分析显示n-HA 的加入在一定程度上降低了PU 软段的结晶度。这些结果均表明该n-HA/PU 是一种有应用前景的组织工程材料。      

纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨修复材料的共沉淀法制备及其性能表征

通过共沉淀法制备了纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨修复材料,并采用 TEM、IR、XRD、TGA 及万能材料试验机等手段对材料进行分析表征,还通过对材料的燃烧试验研究了复合材料中两相间的分散均匀性。结果表明:复合材料中的羟基磷灰石为类似于自然骨矿物相的弱结晶含碳酸纳米晶体,并均匀分散于有机相壳聚糖中;复合后壳聚糖在 1655cm-1的酰胺Ⅰ谱带和 1599cm-1 的—NH2 吸收峰均向低波数方向移动,暗示复合材料中两相间发生了相互作用。复合材料的力学性能较之两种单组分材料有明显的改善,当纳米羟基磷灰石/壳聚糖重量比为 70/30 时,复合材料的抗压强度最高,达120MPa左右,可满足骨组织修复与替代材料的要求。     

PLA-PEG-PLA嵌段共聚物的合成及研究

本研究将可生物降解高分子聚乳酸与具有亲水性链段的聚乙二醇共聚制得嵌段共聚物,用以改善疏水性材料聚乳酸的亲水性.研究发现通过共聚,显著改善了聚乳酸材料的亲水性,在一定反应条件下,使得材料的接触角由46°降为10～23°.同时还对共聚物的结构性能进行了表征和探讨.     

功能石墨烯改性水性聚氨酯及其性能

以氧化石墨烯(GO)为原料,通过聚乙烯亚胺(PEI)接枝改性和水合肼还原,制备出了功能化石墨烯(FG-PEI),并将其与水性UV固化聚氨酯(WPU)乳液复合,制备FG-PEI/WPU复合涂层。采用FTIR、XRD、Raman、XPS、SEM、TEM等测试分析表征FG-PEI的结构,测定了FG-PEI的导电性,并考察了FG-PEI在水中的分散性,研究FG-PEI用量对WPU胶膜的力学性能和导电性能的影响及其热稳定性。结果表明,FG-PEI在保持较好水溶性的条件下,其电导率并未明显下降,并随着FG-PEI在WPU基体中用量的增加,WPU胶膜的表面电阻率逐渐降低,拉伸强度不断增加,断裂伸长率降低,经FG-PEI改性后,WPU的热稳定性得到提高。研究表明,FG-PEI改性WPU可提高胶膜的导电性,使其兼具良好的综合性能。     

纳米石墨/聚氨酯复合涂层的制备及耐腐蚀性能

为研制高性能电力金具防护涂层,首先,以羟基丙烯酸树脂和异氰酸酯为主要成膜物质,纳米石墨为填料,制备了不同纳米石墨含量的纳米石墨/聚氨酯复合涂料;然后,将涂料喷涂在电力热镀锌钢上,固化干燥后得到纳米石墨/聚氨酯复合涂层;最后,测试了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的力学性能和耐磨性,并采用模拟酸雨试验、中性盐雾试验及电化学阻抗谱（EIS）研究了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明:添加纳米石墨后,涂层与热镀锌钢的附着力有所提高,纳米石墨含量为2.0wt%的纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐磨性比未添加纳米石墨的空白涂层提高了92%,并且涂层中纳米石墨的分布较均匀,表现出良好的耐腐蚀性能。 所得结论表明在涂层中添加适量的纳米石墨可以提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性能,进而可将涂层用于电力金具的表面防护。      

CS/n-HA复合微球的制备与表征

在CS载药微球和n-HA载药的基础上探索新的复合药物载体材料,以戊二醛为交联剂采用乳化交联法制得CS/n-HA复合微球,并采用SEM、XRD、IR及激光粒度测试等手段对复合微球进行分析表征.结果表明,CS/n-HA复合微球球形度较好,微球表面致密;复合微球样品的中位粒径D50为20μm,大部分分布在10～50μm范围内;复合后CS/n-HA微球中的n-HA结晶状态未发生明显变化,而CS的结晶程度有所降低;CS/n-HA复合微球的形成主要是基于CS和戊二醛的Schiff碱反应.     

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维的制备及表征

通过静电纺丝法制备出纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维,利用扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪对纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维形貌和结构进行表征,并进行了拉伸测试。结果表明,随着超细纤维中羟基磷灰石含量的增加,纤维的直径逐渐降低,纤维中聚己内酯的结晶逐渐变差。相比于丝素蛋白/聚己内酯超细纤维,含有质量比为30%羟基磷灰石的复合超细纤维仍具有较好的力学性能。体外小鼠成纤维细胞(L929)培养表明,纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维对细胞没有毒性。