羟基磷灰石/超高分子量聚乙烯生物活性复合材料制备及性能研究

论文摘要

本文采用了一种新方法来制备羟基磷灰石/超高分子量聚乙烯复合生物材料。先将粒度为Φ300nm的羟基磷灰石粉末用磷酸单酯偶联剂进行表面改性,然后将羟基磷灰石与超高分子量聚乙烯混合放入球磨机中进行反应球磨。球磨处理完成后直接热压成型。本文主要讨论了偶联剂和球磨及热压成型工艺参数对羟基磷灰石/超高分子量聚乙烯材料的物理性能的影响。结果表明磷酸单酯偶联剂最佳加入量为0.7%,最佳共混温度为120℃,共混时间为15min。较佳的球磨工艺条件如下:球直径Φ=10mm,球料比为10:1,转速为400rpm,球磨时间为24h。较佳的热压成型工艺条件如下:热压温度T=180℃,压力P=20MPa,热压时间为15min。在上述工艺条件下羟基磷灰石/超高分子量聚乙烯复合材料的各项性能相比直接热压成型均有较大的提升,可制备出机械力学性能良好的人工骨生物复合材料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 生物医学材料概述
• 1.2.1 生物医学材料发展现状
• 1.2.2 生物医学材料分类
• 1.3 羟基磷灰石的结构、特性、制备方法及应用
• 1.3.1 羟基磷灰石概述
• 1.3.2 羟基磷灰石的结构及特性
• 1.3.3 羟基磷灰石的制备方法
• 1.3.4 羟基磷灰石的应用及其复合材料
• 1.3.5 羟基磷灰石材料发展方向
• 1.4 超高分子量聚乙烯的性能及应用
• 1.4.1 超高分子量聚乙烯概述
• 1.4.2 超高分子量聚乙烯的性能
• 1.4.3 超高分子量聚乙烯的应用
• 1.4.4 超高分子量聚乙烯作为骨替代材料的缺陷
• 1.5 本文研究的目的及意义
• 1.6 本文所采取研究方法和技术路线
• 1.6.1 本文采取的研究方法
• 1.6.2 本文采取的技术路线
• 第二章 基本原理
• 2.1 复合材料的界面理论
• 2.2 材料表面改性技术
• 2.3 偶联剂对材料表面改性的机理
• 2.3.1 羟基磷灰石的表面特性
• 2.3.2 偶联剂的改性机理
• 2.3.3 偶联剂对 HA 复合材料改性的研究和应用
• 2.4 高能球磨反应相关原理
• 2.4.1 高能球磨概述
• 2.4.2 机械合金化与反应球磨技术
• 2.4.3 反应球磨过程原理
• 第三章 实验部分
• 3.1 样品原料及主要仪器设备
• 3.1.1 实验所需样品
• 3.1.2 实验所需仪器设备
• 3.2 实验方法与过程
• 3.2.1 PL 偶联剂对HA 表面改性的研究
• 3.2.2 球磨共混参数条件的研究
• 3.2.3 热压成型条件的研究
• 3.2.4 HA/UHMWPE 成分、结构及力学性能测试
• 第四章 测试结果分析
• 4.1 PL 偶联剂对HA 表面改性的研究
• 4.1.1 共混复合温度对HA 表面改性的影响
• 4.1.2 搅拌时间对 HA 表面改性的影响
• 4.1.3 改性 HA 在溶剂中的分散特性
• 4.1.4 偶联剂加量对复合物改性效果的影响
• 4.1.5 红外（IR）光谱分析
• 4.1.6 实验结果讨论
• 4.2 球磨共混参数条件的研究
• 4.2.1 球料比对HA/UHMWPE 共混效果的影响
• 4.2.2 转速对HA/UHMWPE 共混效果的影响
• 4.2.3 球磨时间对HA/UHMWPE 共混效果的影响
• 4.2.4 实验结果讨论
• 4.3 热力学条件研究
• 4.3.1 热压温度对HA/UHMWPE 复合材料的影响
• 4.3.2 热压时间对HA/UHMWPE 复合材料的影响
• 4.3.3 实验结果讨论
• 4.4 HA/UHMWPE 复合材料物相结构分析及性能研究
• 4.4.1 HA/UHMWPE 的流变学性能分析
• 4.4.2 复合材料中的均一性分析
• 4.4.3 复合材料的热分析
• 4.4.4 复合材料的红外光谱分析
• 4.4.5 复合材料的XRD 分析
• 4.4.6 复合材料的SEM 分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献