改性聚乳酸基復(fù)合材料的制備及性能預(yù)測.pdf

1、骨修復(fù)復(fù)合材料已成為生物醫(yī)用復(fù)合材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。目前常用的修復(fù)方法，異體骨移植存在免疫排斥問題、自體骨移植存在來源困難的困境，而用金屬材質(zhì)骨材料作為骨修復(fù)材料時容易出現(xiàn)“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”等問題。因此，研發(fā)出既能滿足骨修復(fù)力學(xué)性能上的要求，又具有生物活性，能夠在體內(nèi)降解與吸收，避免二次手術(shù)等特點(diǎn)的骨修復(fù)材料必然成為骨修復(fù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。以具有生物活性的無機(jī)粒子和聚乳酸為基體，以碳纖維為基體的增強(qiáng)體，制備出碳纖維增強(qiáng)聚乳酸/無機(jī)粒子復(fù)

2、合材料。該復(fù)合材料具有高強(qiáng)度，良好生物活性、以及可降解性的特點(diǎn)，有望成為滿足臨床骨修復(fù)要求的一種新型骨修復(fù)材料。
　　以JMXRJ作為改性劑，通過溶液共混法，分別對聚乳酸(PLA)及無機(jī)粒子進(jìn)行表面改性處理，制備出PLA/無機(jī)粒子復(fù)合材料。利用FTIR對改性前后的PLA及無機(jī)粒子進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析；通過DSC研究了JMXRJ及無機(jī)粒子對PLA熱性能的影響；用接觸角測試儀對PLA及不同含量JMXRJ改性PLA材料進(jìn)行親水性能分

3、析；利用XRD研究了無機(jī)粒子對JMXRJ/PLA材料結(jié)晶度的影響；研究了不同配比JMXRJ、無機(jī)粒子對PLA材料力學(xué)性能的影響，最終確定JMXRJ/PLA/無機(jī)粒子的含量配比為5/100/10時，復(fù)合材料的力學(xué)性能較好；用偏光顯微鏡觀察了不同溫度下PLA、JMXRJ/PLA及JMXRJ/PLA/無機(jī)粒子等溫結(jié)晶20min后晶體的形貌變化。利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測了材料在非等溫冷結(jié)晶時不同的降溫速率下的相對結(jié)晶度，對結(jié)晶性能的研究具有重要的參

4、考意義。
　　在上述的基礎(chǔ)之上，選用0°與90°交替的方式鋪層預(yù)浸料，成型工藝為：材料在10MPa的壓力下冷壓30min后，然后在熱壓溫度為145℃，壓力為13MPa，熱壓時間為1.5h，熱壓材料后冷壓至室溫。制備出的CF/PLA/無機(jī)粒子復(fù)合材料層壓板的彎曲強(qiáng)度為312.74MPa，彎曲模量為9.0233×104MPa，沖擊強(qiáng)度為143.47KJ/m2，完全滿足人體骨骼對力學(xué)強(qiáng)度的要求。
　　以模擬體液為介質(zhì)，對所制備的C

5、F/PLA/無機(jī)粒子復(fù)合材料的降解性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)條件為37±1℃，實(shí)驗(yàn)周期為15周，對復(fù)合材料的性能進(jìn)行測試分析。隨著實(shí)驗(yàn)周期的延長，CF/PLA/無機(jī)粒子復(fù)合材料的力學(xué)性能及基體中PLA的相對分子質(zhì)量不斷減小，但是無機(jī)粒子的加入抑制了PLA的自催化作用，使降解速率得到減??；復(fù)合材料的質(zhì)量損失率與體積變化率均隨著時間的延長而逐漸增加，而浸泡介質(zhì)的PH值穩(wěn)定在人體酸度所允許的變化范圍內(nèi)，在降解15周后材料的彎曲強(qiáng)度仍達(dá)到170.875