鎂合金薄片增強聚乳酸復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、為了克服聚乳酸或鎂合金作為骨固定材料單獨使用時的不足，本文采用熱壓成型方法制備了一種以鎂合金薄片為增強體、以聚乳酸為基體的可吸收骨內(nèi)固定復(fù)合材料，并對其彎曲強度、剪切強度和沖擊韌性等力學(xué)性能及其鎂片微弧氧化處理(MAO)的影響進行了研究，最后，探索了復(fù)合材料在模擬體液中的降解性能，研究表明:
　　隨鎂片體積含量的增大，鎂片未MAO處理的復(fù)合材料（un-MAO-復(fù)合材料）的彎曲強度、剪切強度和沖擊韌性均逐漸增大，體積分數(shù)為60％時，

2、分別為229.3MPa、84.5MPa和222.4kJ/m2。鎂片MAO處理有效改善了復(fù)合材料（MAO-復(fù)合材料）的界面結(jié)合，彎曲過程中兩相界面沒有發(fā)生脫粘現(xiàn)象，沖擊韌性有顯著提高。復(fù)合材料制備過程中，粘流態(tài)聚乳酸進入鎂片MAO陶瓷層表面微孔中，冷卻后產(chǎn)生機械鎖合作用，同時，兩相熱膨脹性能差別較大，制樣冷卻過程中產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力會進一步增大復(fù)合材料兩相界面機械鎖合效果。
　　理論計算表明，在三點彎曲試驗過程中復(fù)合材料外表面聚乳酸受

3、到的最大拉應(yīng)力約為35MPa，與純聚乳酸的抗拉強度接近(約40MPa)，可認為拉應(yīng)力是造成最外層聚乳酸彎曲斷裂的主要原因。復(fù)合材料彎曲過程中兩相界面處受到的最大切應(yīng)力理論值約為0.4MPa，而復(fù)合材料中un-MAO鎂片與聚乳酸界面剪切強度實測值為1.08MPa，說明界面處切應(yīng)力只是界面脫粘的重要原因之一。
　　在37℃模擬體液浸泡實驗過程中，隨浸泡時間的延長，un-MAO-復(fù)合材料彎曲強度快速下降，浸泡28天后聚乳酸與鎂片分離;M

4、AO-復(fù)合材料試樣彎曲強度逐漸降低，浸泡28天后仍能保持完整，其剩余彎曲強度為64.9MPa，表明了鎂片MAO處理能顯著提高復(fù)合材料在模擬體液中的強度維持能力。純聚乳酸浸泡液pH值逐漸降低，而MAO-復(fù)合材料在浸泡5天后浸泡液pH值才發(fā)生變化，逐漸升高。un-MAO-復(fù)合材料在常溫浸泡7天后就開始釋放氫氣，而MAO-復(fù)合材料在浸泡28天后仍未釋放氫氣，說明鎂片表面氧化層可以在較長時間內(nèi)保護復(fù)合材料中的鎂合金不被浸泡液腐蝕。MAO-復(fù)合材