有機(jī)硅橡膠-羥基磷灰石復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、羥基磷灰石是無機(jī)非金屬材料中磷灰石類最重要的材料之一，以其優(yōu)良的生物相容性、無毒、無刺激性排斥反應(yīng)、可與骨組織發(fā)生化學(xué)性結(jié)合等特點而受到廣泛應(yīng)用。醫(yī)用硅橡膠為二甲基硅氧烷，本身具有耐高低溫、耐老化、透明度高、生理惰性、與人體組織和血液不粘連、生物適應(yīng)性好、無毒、無味、不致癌等一系列優(yōu)良的特性，理化性質(zhì)穩(wěn)定，易于模壓成形，是良好的植入體，易于塑形、消毒及保存。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，兩者也各有缺點：雖然羥基磷灰石具有較高的抗壓強度，但其易發(fā)生脆性

2、斷裂和疲勞破壞，而且羥基磷灰石顆粒過于松散，不能凝結(jié)成形，使用時操作極為不便，易發(fā)生植入材料的流失，從而限制了其在負(fù)荷下骨修復(fù)或骨替代的應(yīng)用；而硅橡膠不具有成骨活性，又具有疏水性，其制品植入人體后仍有輕微的異物感。另外，硅橡膠是一種惰性物質(zhì)，組織結(jié)合性較差，易形成包膜，包膜在一定條件下可發(fā)生攣縮，且包膜內(nèi)有炎性細(xì)胞浸潤。 為綜合兩者優(yōu)點，得到機(jī)械性能、生物性能優(yōu)良且能隨意塑形的羥基磷灰石/硅橡膠復(fù)合物，采用自制的粒徑小于200目

3、的羥基磷灰石顆粒與硅橡膠復(fù)合，改變其復(fù)合比例，對復(fù)合材料的物理機(jī)械性能及表面性能進(jìn)行了評價。研究兩者復(fù)合的意義在于利用硅橡膠的生物惰性和良好的塑形性，作為外科手術(shù)中各類組織的填充支架和假體；羥基磷灰石則作為改變該支架表面生物性狀的物質(zhì)，使硅橡膠具有良好的生物相容性，制備一種新型的組織填充物。 本文以四水合硝酸鈣和磷酸氫二銨為原料，采用沉淀法合成了羥基磷灰石，并采用八甲基環(huán)四硅氧烷為表面處理劑對其表面進(jìn)行處理，研究了不同處理方法對

4、羥基磷灰石顆粒形貌以及表面性能的影響，以及對復(fù)合材料物理機(jī)械性能的影響。結(jié)果表明，羥基磷灰石表面處理的最佳溫度為200℃，反應(yīng)時間約16小時，八甲基環(huán)四硅氧烷用量約為羥基磷灰石質(zhì)量的25%。 分別采用加成型高溫硫化硅橡膠和過氧化物型高溫硫化硅橡膠與經(jīng)八甲基環(huán)四硅氧烷處理過的羥基磷灰石復(fù)合，研究了羥基磷灰石的加入量對其各項性能的影響：分別制備了羥基磷灰石含量為10%、20%、30%、40%的復(fù)合材料樣品，發(fā)現(xiàn)隨著羥基磷灰石用量的增

5、加，復(fù)合材料的硬度有所提高，但是其它機(jī)械性能如拉伸強度、撕裂強度等有所下降。 對制得的羥基磷灰石/硅橡膠復(fù)合材料進(jìn)行了疲勞強度測試，結(jié)果表明，隨著羥基磷灰石含量的增加，復(fù)合材料的抗屈撓性能急劇下降，當(dāng)羥基磷灰石含量達(dá)到30%時，其六級龜裂次數(shù)已不足1000次。 對制得的羥基磷灰石/硅橡膠復(fù)合材料進(jìn)行表面潤濕性的測試，結(jié)果表面，隨著羥基磷灰石含量的增加，硅橡膠的表面親水性能有所改善，在羥基磷灰石的含量達(dá)到40%時，其潤濕角

6、接近90°。同時，對硅橡膠樣品進(jìn)行溶脹性能測試，實驗發(fā)現(xiàn)硅橡膠的溶脹度隨著羥基磷灰石含量的增加而增加，但是其溶脹度增加幅度較小。 本論文進(jìn)一步制得了羥基磷灰石/硅橡膠復(fù)合材料與純硅橡膠連接的樣品，并測試兩者界面的連接性能。結(jié)果表明：在加成型高溫硫化硅橡膠中，當(dāng)羥基磷灰石的含量在30%以下時，兩者能夠良好的連接，其界面具有相當(dāng)羥基磷灰石/硅橡膠復(fù)合材料的機(jī)械性能：而在過氧化物型高溫硫化硅橡膠中，當(dāng)羥基磷灰石的含量在40%以下時，兩