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文檔簡介
1、羥基磷灰石(HA)作為人體骨組織結(jié)構(gòu)中的重要無機(jī)成分,具有十分優(yōu)異的生物相容性和骨傳導(dǎo)性,是極具潛力的硬組織修復(fù)材料。但HA自身難以直接成型,強(qiáng)度低,難以直接用作承重骨組織修復(fù)材料。聚醚醚酮(PEEK)是一種半結(jié)晶型的熱塑性高分子,具有十分優(yōu)異的穩(wěn)定性和力學(xué)性能,對人體無毒無害。將兩者復(fù)合能綜合其優(yōu)勢,制備高強(qiáng)度高生物活性的復(fù)合材料。選擇性激光燒結(jié)(SLS)作為一種3D打印技術(shù),對成型具有個性化復(fù)雜形狀和孔隙結(jié)構(gòu)的人工替代骨,具有獨(dú)特的
2、優(yōu)勢,因而開發(fā)滿足 SLS成型工藝要求和骨材料性能要求的復(fù)合粉末燒結(jié)材料具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
本文對PEEK的熱老化性能進(jìn)行研究,考察了不同抗氧劑對PEEK熱氧穩(wěn)定性及力學(xué)性能的影響,通過紅外光譜檢測對PEEK熱氧老化機(jī)理作出推斷,結(jié)果表明:抗氧劑2921T和TiO2能夠降低PEEK高溫下的黃變。加入抗氧劑后,老化材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度未出現(xiàn)大幅度的變化。在250℃條件下,以水、乙醇、環(huán)丁砜、乙醇水溶液(質(zhì)量比1:
3、1)對PEEK進(jìn)行高溫高壓處理,研究表明乙醇為溶劑,即體系壓力達(dá)5.8MPa時,對粉末的表觀密度,顆粒形貌影響最為顯著,處理后的粉末表觀密度增加,形貌變得規(guī)整,同時出現(xiàn)很多十幾微米的小尺寸PEEK,此種形貌特征的PEEK能增加粉末的流動性,增加成型制品的致密化,有利于SLS成型。以Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4為前驅(qū)體,在pH為11-13條件下,采用化學(xué)沉淀法制備了納米羥基磷灰石。采用X射線衍射,傅里葉紅外光譜,掃描電子顯微鏡對
4、粉末樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明:制備出的納米羥基磷灰石為球狀,結(jié)晶度為83.5%,平均尺寸為79nm。采用硬脂酸對自制的納米羥基磷灰石進(jìn)行表面改性,同時采用模壓成型法成功制備了HA質(zhì)量分?jǐn)?shù)高至20%的HA/PEEK復(fù)合材料,并測定了復(fù)合材料的耐熱性和力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn):2.5wt%HA的加入對PEEK的結(jié)晶并無影響,同時部分提高了復(fù)合材料的耐熱性能。隨著納米羥基磷灰石質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料的硬度和彎曲模量持續(xù)增加。當(dāng)HA含量低于2.5%時
5、,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)度,維卡軟化點(diǎn),沖擊強(qiáng)度隨著HA的增加而增加,HA含量高于2.5%后,上述4個參數(shù)隨HA的增加而降低,HA含量在5%以下時,4個參數(shù)均大于純PEEK,HA含量大于5%后,4個參數(shù)急劇下降。HA含量在2.5%時,改性后的HA在基體PEEK中的分散性能較好,同時兩相之間產(chǎn)生了較強(qiáng)的界面粘結(jié)。采用聚酰亞胺(PI)對HA/PEEK進(jìn)行共混改性。結(jié)果表明:PI的引入能提高 PEEK的結(jié)晶度同時也大大提高了復(fù)合材料的耐熱
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