不同粒徑微球的組合方式對(duì)磷酸鈣骨水泥孔隙結(jié)構(gòu)的影響初探.pdf

1、目的:探索微球類(lèi)造孔劑組合堆積方式對(duì)磷酸鈣骨水泥(CPC)孔隙連通和孔隙率的影響，為形成有效多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合物提供理論指導(dǎo)。
　　方法:
　　1.構(gòu)建球體堆積數(shù)學(xué)理論模型:構(gòu)建四種微球堆積方式的數(shù)學(xué)模型，并分別計(jì)算其粒徑關(guān)系、球體堆積密度和球體連通指數(shù)。
　　2.實(shí)際微球堆積實(shí)驗(yàn)（微球粒徑關(guān)系對(duì)連通性的影響）:引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作為研究工具，選取四種不同粒徑比微球作為實(shí)驗(yàn)組:15μm/100μmPMMA微

2、球與CPC復(fù)合;50μm/100μmPMMA微球與CPC復(fù)合;15μm/20μmPMMA微球與CPC復(fù)合;100μmPMMA微球與CPC復(fù)合。四組微球占復(fù)合物體積比均為55.9％。掃描電鏡觀察PMMA微球堆積，計(jì)算微球連通指數(shù)。
　　3.實(shí)際微球堆積實(shí)驗(yàn)（微球體積對(duì)孔隙率的影響）:使用15μm、20μm、50μm和100μm4種PMMA微球與CPC復(fù)合，每種微球占復(fù)合物的體積比分別為20％、40％和60％，分別編組為A1組、A2組

3、和A3組;B1組、B2組和B3組;C1組、C2組和C3組;D1組、D2組和D3組及單純CPC組（E組）。觀察復(fù)合物煅燒后內(nèi)部孔隙，并用密度法計(jì)算孔隙率。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
　　結(jié)果:
　　1.數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果:四種數(shù)學(xué)理論模型的粒徑關(guān)系分別為0.15∶1，0.41∶1，0.7∶1和1∶1;球體堆積密度分別為60.8％、55.9％、55.9％和60.4％，球體連通指數(shù)分別為1.50、1.60、1.67

4、和1.71。
　　2.球體連通指數(shù)計(jì)算結(jié)果:15μm/100μmPMMA微球、50μm/100μmPMMA微球、15μm/20μmPMMA及100μmPMMA微球與CPC復(fù)合物的球體連通指數(shù)分別為0.18±0.07，0.21±0.04，0.46±0.09和0.45±0.09。
　　3.掃描電鏡發(fā)現(xiàn)PMMA微球/CPC復(fù)合物煅燒后材料斷面相較于CPC對(duì)照組有較多孔隙，隨著PMMA微球粒徑的增大，孔隙直徑增大;隨著PMMA微球體

5、積比的增大，孔隙數(shù)目增多。A1組的孔隙率為(56.9±1.0)％、A2組(64.8±1.9)％、A3組(77.9±1.3)％、B1組(56.6±1.1)％、B2組(63.8±0.9)％、B3組(78.7±0.6)％、C1組(56.8±1.3)％、C2組(64.8±2.6)％、C3組(77.4±0.3)％、D1組(57.0±0.9)％、D2組(65.3±1.4)％、D3組(77.8±0.9)％、CPC對(duì)照組的孔隙率為(40.3±1.5)％

6、，PMMA微球/CPC復(fù)合物的孔隙率明顯增高。同一體積比下，各粒徑PMMA微球/CPC復(fù)合物的孔隙率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;同一粒徑時(shí)，不同體積比間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　結(jié)論:
　　1.提出了一個(gè)表征孔隙連通的量化指標(biāo)——孔隙連通指數(shù)，孔隙連通指數(shù)越高，孔隙連通性越好。
　　2.球體連通指數(shù)隨兩種微球粒徑比的增大而增大，粒徑比大于0.7時(shí)，球體連通指數(shù)更高，連通性更好。
　　3.將微球與CPC進(jìn)行復(fù)合，隨著微球體積比的增大