PLA-BC-Hap復合材料的制備與性能研究.pdf

1、高分子材料如聚乳酸(PLA)等由于具有良好的生物相容性，可在體內(nèi)降解，避免了二次手術(shù)等優(yōu)點，因此被廣泛應用于臨床，特別是骨修復領域中。但純PLA作為骨修復固定裝置時，其機械強度較低，難以滿足承擔較大負載的需要，因此必須與其它材料進行復合增強。細菌纖維素(BC)是由木醋桿菌等細菌產(chǎn)纖維素，它具有納米級纖維組成的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，與普通植物纖維素相比，其生物相容性好，可生物降解并且拉伸強度較高。羥基磷灰石(HAp)是人體骨骼的主要組成成分，具有

2、良好的生物活性及骨引導性。由此本文以設計和制備性能優(yōu)良的骨修復用復合材料(PLA/HAp/BC)為出發(fā)點，將BC的優(yōu)異的力學性能，HAp良好的生物活性和骨引導性以及PLA的可塑性和可降解性相結(jié)合。工作內(nèi)容主要分為如下四個部分：
　　 1．對BC與PLA力學性能進行了研究。實驗結(jié)果表明，BC主要表現(xiàn)為脆性斷裂，機械性能非常優(yōu)異。而純PLA主要表現(xiàn)為韌性斷裂，其拉伸強度較低。然后通過預浸漬加溶液澆鑄的方法，制備了PLA/BC復合材料

3、，力學性能的研究結(jié)果表明，BC的加入可以極大的提高PLA的拉伸強度。隨著PLA含量的增加，復合材料的力學性能逐漸下降。另外，我們對BC進行了微晶化處理，研究了不同含量的微晶化細菌纖維素(MCBC)對復合材料性能的影響。結(jié)果表明，MCBC在PLA中的分散較好，模量分布較為集中，但由于多種因素的共同作用，其力學性能不太理想。
　　 2．加入聚乙二醇(PEG)對BC的表面進行改性，以解決PLA與BC之間相容性較差的問題。而接觸角測試的

4、結(jié)果表明，PEG的加入可以增加PLA的表面自由能及其極化度，增加PLA的極性從而改善其與極性的BC之間的相容性。而力學測試結(jié)果表明，加入PEG后，PLA/BC的拉伸強度提高了12％，PLA/MCBC的拉伸強度提高了30％，PEG對復合材料力學性能的提升是比較明顯的。
　　 3．研究了HAp在PLA中的分散工藝以及HAp含量對復合材料力學性能的影響。結(jié)果表明，隨著HAp含量的增加，復合材料的拉伸強度與彈性模量先升高后降低，而斷裂伸

5、長率呈不斷下降的趨勢。通過利用PEG對HAp進行表面包覆、冷凍干燥的手段代替簡單超聲分散的方法，大大改善了HAp在PLA中的分散情況。掃描電鏡的結(jié)果表明，預處理可以有效地減少HAp的團聚現(xiàn)象，并使其在PLA中分布的更加均勻，同時拉伸強度約有30％左右的提升。
　　 4．在上述研究結(jié)論的基礎上，制備了PLA/BC/HAp復合材料。當聚乳酸的含量為40％時，羥基磷灰石的含量為其10％時，PLA/HAp/BC復合材料的拉伸強度達到了7