纳米haltpgtpla复合材料的制备及形状记忆性能研究

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1、南京航空航天大学硕士论文摘要聚乳酸（Polylactide,PLA）是一种具有良好生物相容性、形状记忆效应的生物可降解高分子材料，现在主要运用于手术缝合和骨折修复。但纯聚乳酸制件的机械强度难与皮质骨相匹配；聚乳酸的降解中间产物呈酸性，容易引起人体无菌性炎症等问题，限制了其进一步应用。而纳米HAP（nano-Hydroxyapatite,n-HA）与PLA的复合，有望对此有所改善。本文采用水热法制备了纳米羟基磷灰石粒子（nHAP），研究了不同的表面活性剂、水热处理温度和时间、pH值对合成HA纳米粒子形貌、成分的影响。结果表明水热法制备HA纳米粒子工艺简单、成本低

2、、适合大批量生产。采用KH550对纳米HAP进行了表面处理和改性，运用熔融共混法制备了纳米HAP/PLA复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、能谱（EDAX）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）等现代测试手段，对复合材料中nHAp的分散进行分析，并研究了纳米HAP的比例与表面处理对复合材料的力学性能和形状记忆性能的影响。试验结果表明，在纳米HAP含量低于30%时，经硅烷偶联剂KH550处理的纳米HAP能够均匀地分散在PLA基体中；随着纳米HAP含量的增加，复合材料的形状记忆性能有所下降；偶联剂的使用可以缓和这一

3、趋势；当纳米HAP为30%2时，复合材料的综合性能最佳，其缺口冲击强度为11.32kJ/m，拉伸强度为75.4MPa，形状固定率为97.5%，形状回复率为94.5%。复合材料的降解实验表明，纳米HAP的存在可以缓解PLA降解所产生的酸性，在复合材料表面有球状磷灰石的聚积物。关键词：聚乳酸，纳米HA，复合材料，水热法，表面处理，力学性能，形状记忆，生物降解i纳米HAP/PLA复合材料的制备及形状记忆性能研究ABSTRACTPolylactide(PLA)isabiocompatibleandbiodegradablepolymerwithshape-memory

4、property,whichhasbeenwidelyusedinfieldsofpostoperativeseam,andpossiblyappliedinrivetingofbonefractures.However,thefurtherapplicationofpurePLAhasbeenrestrictedduetoitspoortoughnessandtheinflammationcausedbyitsacidityduringdegradation.Thecompositeofpolylactide(PLA)andnano-Hydroxyapati

5、te(n-HA)particleissupposedtoresolvetheseproblems.ThesynthesisofHAnanoparticles(nHAP)werestudiedbymeansofhydrothermalprocessinpresentwork.Theeffectsofdifferentsurfactants,pHvalueofthemixedsolution,reactiontemperatureandtimeonthemorphologyandCa/PmolarratioofnHAPwereinvestigatedalso.Th

6、eresultsshowthatthehydrothermalprocessissuitableforquantityproductionofHAnanoparticlesduetoitssimplicityandlowcosts.ThenHAPreinforcedPolylactide(PLA)compositeswerepreparedthroughmeltcommixingmethodwiththenano-particlepretreatedusingKH550couplingagent.Subsequently,ThedispersionofnHAP

7、inthePLAmatrix,influencesofnHApcontentandsurfacemodificationonthemechanicalandshape-memorypropertiesofcompositeswerecharacterizedbymeansofTEM,SEM,XRD,EDAXandFTIRmethods.TheexperimentalresultsindicatethatnHAPcoupledbyKH550wereuniformlydispersedinPLAatthecontentslowerthan30%.Theoptima

8、loverallmechanicala