羥基磷灰石納米粒子表面改性及其增強HIPS、PP復合材料研究.pdf

1、羥基磷灰石(HAP)具有良好的組織相容性及骨誘導作用,其與聚合物材料有效結(jié)合的納米復合材料作為高承載用移植材料,目前已經(jīng)廣泛應用于生物醫(yī)用材料等領域。但是,HAP納米粒子本身極性大且表面能高,容易團聚且與聚合物基體之間的相容性差,這極大地限制了其與生物惰性高分子材料的有機結(jié)合。為了有效解決這個問題,可以通過對HAP粒子表面進行改性處理,在其與聚合物之間形成一個過渡相以增加兩者之間的界面結(jié)合能力與相容性。當前來說,比較低的接枝效率和接枝數(shù)

2、量導致改性效果不理想又進一步制約了其進一步發(fā)展與應用。
　　表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)反應通過在材料表面形成反應引發(fā)點,然后材料的原位引發(fā)合適的單體聚合,從而制備成具有活性可控的僅限于材料表面的聚合物膜,并且可以通過調(diào)整聚合條件成功調(diào)節(jié)表面成膜聚合物結(jié)構與質(zhì)量來改善其表面物理化學性能,所以在制備聚合物基納米復合材料領域得到了廣泛的應用。
　　高抗沖聚苯乙烯(HIPS)是一種具有優(yōu)良力學性能的通用塑料之一,

3、添加有HAP納米無機粒子能后使其由一種生物惰性材料轉(zhuǎn)變?yōu)樯锘钚圆牧?。聚丙?PP)是價格低廉、無毒性、原料來源方便且應用很廣泛的常見熱塑性樹脂之一。但是PP材料由于結(jié)晶度比較高而導致其韌性不太好,成型加工時精確度也不高,這都在一定程度上限制了聚丙烯的應用進程。
　　本文中,通過表面引發(fā)的原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應成功處理納米羥基磷灰石粒子,該方法可以通過調(diào)節(jié)投入引發(fā)劑與單體的質(zhì)量比來控制接枝聚合物的數(shù)量,然后將化學改性后的粒子與高抗

4、沖聚苯乙烯和聚丙烯聚合物材料溶液共混制備成納米復合材料,有效地增強了有機相與無機相之間的界面結(jié)合能力,并起到了納米增強增韌的效果。論文開展工作主要如下:首先,采用共沉淀法成功合成納米HAP粒子,然后通過表面羥基與α-溴代異丁酰溴反應,得到可以表面引發(fā)ATRP的引發(fā)劑(HAP-Br)。通過傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、熱失重分析儀(TGA)及透射電子顯微鏡(TEM)等方法對其進行了初步表征。其次,,將HAP-Br引發(fā)苯乙烯(St)的SI

5、-ATRP聚合,成功在粒子表面接枝聚合物柔性鏈分子,制備出可以有效控制接枝聚合物效率和數(shù)量的改性HAP粒子(HAP-PS),并通過FT-IR、TGA和TEM等對HAP-PS進行測試表征。第三,通過溶液共混的方法實現(xiàn)改性納米HAP粒子在HIPS的均勻分散,制備成為綜合性能優(yōu)良的納米復合材料(HAP-PS/HIPS),并通過差示掃描量熱儀(DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及其他測試等方法進行表征。最后,通過溶液共混將HAP-PS納米粒子