生物活性碳納米纖維增強樹脂復合材料的研制.pdf

1、隨著社會經濟的發(fā)展，交通傷、高處墜落等高能量損傷日益增加，粉碎骨折也隨之增多。為使骨折完善愈合和良好功能恢復，需利用骨科修復器件對其進行完善的復位和固定。傳統(tǒng)金屬材料和單一高分子材料骨科器件各有不足，發(fā)展具有高強度、模量適中、應力遮擋作用小、生物相容性的聚合物基復合材料骨修復和固定材料，有利于骨愈合及重塑，如纖維或無機填料等增強的熱塑性或熱固性復合材料等，成為骨植入材料領域的研究熱點。
　　本文采用負載磷酸鈣(CaP)納米粒子短切

2、碳納米纖維(CNF)對環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯樹脂進行增強增韌，考察材料生物學性能，研制了一種新型骨科修復用生物納米復合材料。
　　首先，結合溶膠凝膠、靜電紡絲和原位燒結的技術方法制備了表面和內部負載豐富的磷酸鈣納米粒子的碳納米纖維(CNF/CaP)，通過對溶膠濃度、紡絲工藝和燒結條件的優(yōu)化，成功制備了纖維直徑分布集中、納米粒子分布均勻的碳納米纖維，磷酸鈣納米粒子的主要成分為β-磷酸三鈣(β-TCP)和羥基磷灰石(HA)，在碳纖維上的負

3、載量達到大于10Wt％。
　　其次，利用高功率超聲剪切技術將連續(xù)的CNF/CaP剪切成為離散的短切纖維，其長度分布集中，通過調整超聲參數(shù)，可對超聲后短切纖維的長度分布進行一定程度的控制。由于其納米粒子主要負載在纖維內部，在物理條件處理下具有極強的納米粒子保有率，經過500W高功率超聲40min后仍能夠保留80％的納米粒子。
　　最后，將短切的生物活性碳納米纖維與環(huán)氧樹脂或丙烯酸酯樹脂進行復合，獲得新型骨修復用生物納米復合材料

4、。其中磷酸鈣納米粒子負載的碳納米纖維起到增強增韌作用，并提供一定的鈣離子釋放，改善材料的生物活性和骨引導性。本文所研制的短切生物活性碳納米纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料，其彎曲強度可達160MPa，彎曲模量可達6GPa，與人體皮質骨的力學性能相近，能夠滿足作為接骨板材料的要求。
　　綜上所述，負載磷酸鈣納米粒子的短切碳納米纖維可作為骨修復樹脂復合材料的填料，具有增強增韌、生物相容性好、一定生物活性的優(yōu)點，有望成為新一代骨科修復器件用生物