可生物降解的聚酯基納米復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、可生物降解聚酯彈性體,具有分子結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活性、性能可調(diào)節(jié)性、良好的可生物降解性等優(yōu)點,但其力學(xué)性能還不夠高,生物相容性有待提高,在一定程度上限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此,本實驗通過復(fù)合不同的納米填料(納米二氧化硅和納米羥基磷灰石)對其進行增強和改性,并表征了各種制備工藝和填料用量對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能的影響。
　　 納米二氧化硅,價格便宜,容易獲得,能夠?qū)椥泽w起到優(yōu)異的補強效果,且已被美國食品和醫(yī)藥管理局批準(zhǔn)在食品、化

2、妝品和醫(yī)藥中應(yīng)用。本實驗首先通過探索硅烷偶聯(lián)劑種類(KH-570或KH-792)、檸檬酸用量和改性方法(濕法或干法)等實驗條件對二氧化硅/聚(丙三醇-癸二酸-檸檬酸)酯(SiO2/PGSC)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響優(yōu)化了復(fù)合材料的制備工藝,之后進一步探討了納米二氧化硅用量(0-20phr)對其結(jié)構(gòu)與性能的影響。隨二氧化硅含量增加,復(fù)合材料的物理交聯(lián)密度增大,化學(xué)交聯(lián)密度減小,有序排列程度降低,其對復(fù)合材料性能的綜合影響表現(xiàn)為溶脹

3、度降低,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低,物理機械性能大幅度提高,其拉伸強度在添加25phr二氧化硅時達到最大值6.06MPa。另外,二氧化硅的加入提高了材料的降解性,因此,可以通過改變二氧化硅的含量來調(diào)節(jié)復(fù)合材料的降解速率。
　　 納米羥基磷灰石是天然骨的主要成分,具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性,但其本身的脆性和難加工性限制了其單獨使用。復(fù)合具有分子設(shè)計靈活性、彈性和性能可調(diào)節(jié)性的可降解聚酯,能夠彌補納米羥基磷灰石的固有缺點,從而制得綜合性

4、能優(yōu)異的可降解的納米復(fù)合材料。本實驗通過探索實驗條件(模壓與否、模壓溫度/壓力/時間、共混方法、固化溫度/壓力/時間等)對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、形態(tài)和性能的影響,針對HA含量(20wt％-70wt％)不同的復(fù)合材料分別優(yōu)化了制備工藝,制得平整無孔的聚(1,2-丙二醇-癸二酸-檸檬酸)酯/羥基磷灰石(PPSC/HA)復(fù)合材料薄膜。隨羥基磷灰石含量增加,復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度整體向低溫方向移動,從分子鏈運動的角度說明羥基磷灰石的加入降低了聚合物的

5、化學(xué)交聯(lián)密度和有序排列程度;但同時,羥基磷灰石用量的增大提高了復(fù)合材料的物理交聯(lián)密度,從而降低了復(fù)合材料的溶脹度和溶膠含量。原位聚合與哈克混合相結(jié)合的分散方法能夠使得HA較為均勻地分散于基體中,且隨HA含量增加,分散更加均勻。在一定范圍內(nèi),隨HA含量增大,復(fù)合材料的力學(xué)性能提高;但是當(dāng)HA含量過高時,材料更多地表現(xiàn)出HA的脆性。隨固化時間延長,復(fù)合材料的拉伸強度和彈性模量增大,斷裂伸長率降低,說明固化時間的延長使復(fù)合材料變得更脆但更強壯