聚醚醚酮-羥基磷灰石復合粉末的制備及性能研究.pdf

1、羥基磷灰石（HA）作為人體骨組織結構中的重要無機成分，具有十分優(yōu)異的生物相容性和骨傳導性，是極具潛力的硬組織修復材料。但HA自身難以直接成型，強度低，難以直接用作承重骨組織修復材料。聚醚醚酮（PEEK）是一種半結晶型的熱塑性高分子，具有十分優(yōu)異的穩(wěn)定性和力學性能，對人體無毒無害。將兩者復合能綜合其優(yōu)勢，制備高強度高生物活性的復合材料。選擇性激光燒結（SLS）作為一種3D打印技術，對成型具有個性化復雜形狀和孔隙結構的人工替代骨，具有獨特的

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合粉末燒結材料具有重要的科學意義和應用價值。
　　本文對PEEK的熱老化性能進行研究，考察了不同抗氧劑對PEEK熱氧穩(wěn)定性及力學性能的影響，通過紅外光譜檢測對PEEK熱氧老化機理作出推斷，結果表明：抗氧劑2921T和TiO2能夠降低PEEK高溫下的黃變。加入抗氧劑后，老化材料的拉伸強度和沖擊強度未出現(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（質量比1:

3、1）對PEEK進行高溫高壓處理，研究表明乙醇為溶劑，即體系壓力達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為前驅體，在pH為11-13條件下，采用化學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、粉末樣品進行表征。結果表明：制備出的納米羥基磷灰石為球狀，結晶度為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行表面改性，同時采用模壓成型法成功制備了HA質量分數(shù)高至20％的HA/PEEK復合材料，并測定了復合材料的耐熱性和力學性能。研究發(fā)現(xiàn)：2.5wt％HA的加入對PEEK的結晶并無影響，同時部分提高了復合材料的耐熱性能。隨著納米羥基磷灰石質量分數(shù)的增加，復合材料的硬度和彎曲模量持續(xù)增加。當HA含量低于2.5％時

5、，復合材料的拉伸強度，彎曲強度，維卡軟化點，沖擊強度隨著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，同時兩相之間產生了較強的界面粘結。采用聚酰亞胺（PI）對HA/PEEK進行共混改性。結果表明：PI的引入能提高 PEEK的結晶度同時也大大提高了復合材料的耐熱