羟基磷灰石基人工骨制备技术开发

发布时间：2017-05-03 21:04

  本文关键词：羟基磷灰石基人工骨制备技术开发，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：羟基磷灰石(HA)以其出色的生物相容性和细胞亲和能力,在人工骨材料制造领域备受关注。但是由于本身脆性的影响,很大程度上影响了其作为硬组织假体替换材料植入人体后服役的可靠性。所以,采取第二相对单相HA进行增韧是改善其断裂韧性、确保其可靠服役的关键。本课题基于氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)和NiTi在力学性能、生物相容性上的优异性能,采用凝胶注模成型工艺制备GO/HA和NiTi/HA复合材料,研究两种复合材料的制备工艺及性能,为HA人工骨的制备提供新的技术。本文研究了GO/HA和NiTi/HA复合材料的凝胶注模成型技术路线,重点分析了pH、分散剂含量、浆料固相含量、GO和NiTi含量对GO/HA和NiTi/HA陶瓷浆料流动性、稳定性和充型性能的影响。研究了催化剂和引发剂含量对HA基复相陶瓷生坯固化时间和固化完整性的影响,分析了凝胶固化反应机理。研究了有机单体、催化剂和浆料固相含量对GO/HA和NiTi/HA生坯密度和抗压强度的影响,测量了不同烧结温度、GO和NiTi含量下两种HA复合材料样品的抗弯强度和断裂韧性,观察了断口的显微组织,进而确定最佳的制备工艺。本文同时还分析了GO和NiTi颗粒的增强和增韧机理。研究结果表明在pH=10,分散剂含量为6wt%,有机单体含量为15wt%,固相含量为45wt%,GO含量为1.5wt%时,GO/HA浆料具有最佳的流行性、稳定性和充型能力。在pH=10,分散剂含量为5wt%,有机单体含量为15wt%,固相含量为45wt%,NiTi含量为7wt%时,NiTi/HA浆料具有最佳的流行性、稳定性和充型能力。引发剂含量变化对凝胶固化时间影响不大。随着催化剂含量的增加,浆料固化时间缩短。当引发剂含量为2.0 wt%,催化剂含量为0.9wt%,浆料固相含量为45wt%时,两种HA复合材料固化时间为18min,固化后生坯质量较高,生坯密度和抗压强度达到最佳,分别为55.7%和56.8%、15.2MPa和16.8MPa。当GO含量为1.5wt%,1150℃烧结后,GO/HA复合材料的抗弯强度为81.5MPa,断裂韧性为1.52MPa·m1/2,当Ni Ti颗粒含量为7wt%时,NiTi/HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为89.6 MPa和1.65 MPa·m1/2。GO/HA和NiTi/HA复合材料的力学性能均满足制备人工骨材料的要求,因此本研究为制备HA基人工骨材料开发一种新型的制备方法。
【关键词】：羟基磷灰石 GO NiTi 凝胶注模成型 力学性能
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.1;TB33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 人工骨概述10-11
• 1.1.1 人工骨的市场和需求分析10
• 1.1.2 对人工骨的性能要求10-11
• 1.2 人工骨材料11-13
• 1.2.1 人工合成人工骨材料11-12
• 1.2.2 天然人工骨材料12
• 1.2.3 羟基磷灰石（HA）的性质与应用12-13
• 1.3 人工骨制备技术13-15
• 1.3.1 传统型人工骨制备成型技术13-14
• 1.3.2 新兴人工骨制备成型技术14-15
• 1.3.3 凝胶注模成型制备技术15
• 1.4 凝胶注模工艺简介15-16
• 1.4.1 凝胶注模工艺特点16
• 1.4.2 凝胶注模工艺应用16
• 1.5 氧化石墨烯简介16-18
• 1.5.1 氧化石墨烯特性16-18
• 1.5.2 氧化石墨烯的应用18
• 1.6 NiTi形状记忆合金简介18-21
• 1.6.1 NiTi形状记忆合金特性18-20
• 1.6.2 NiTi形状记忆合金应用20-21
• 1.7 本课题的研究目的、意义与研究内容21-22
• 1.7.1 本课题的研究目的及意义21
• 1.7.2 本课题的研究内容21-22
• 2 实验材料与方法22-28
• 2.1 实验材料与设备22
• 2.1.1 实验材料22
• 2.1.2 实验设备22
• 2.2 实验过程22-25
• 2.2.1 HA复合材料人工骨模具的制备22-23
• 2.2.2 凝胶注模成型技术制备GO/HA复合材料人工骨23-25
• 2.3 性能测试25-28
• 2.3.1 HA粉体Zeta电位分析25
• 2.3.2 HA浆料粘度测定25
• 2.3.3 HA浆料稳定性测定25
• 2.3.4 生坯密度测定25-26
• 2.3.5 显微组织观察26
• 2.3.6 物相分析26
• 2.3.7 力学性能测试26-27
• 2.3.8 断裂韧性分析27-28
• 3 实验结果分析28-57
• 3.1 HA粉体Zeta电位分析28-30
• 3.2 pH对GO/HA和NiTi/HA浆料流动性的影响30-31
• 3.3 分散剂含量对GO/HA和NiTi/HA浆料流动性能影响31-33
• 3.4 GO和NiTi颗粒含量对HA浆料流动性的影响33-35
• 3.5 浆料固相含量对GO/HA和NiTi/HA浆料流动性和成型性的影响35-38
• 3.6 GO/HA和NiTi/HA浆料的稳定性分析38-39
• 3.7 引发剂、催化剂含量对HA复相陶瓷浆料成型性能的影响39-42
• 3.8 凝胶固化反应机理研究42-43
• 3.9 有机单体、催化剂、浆料固相含量对HA复合材料生坯密度的影响43-45
• 3.9.1 有机单体百分含量对HA复合材料生坯的密度的影响43-44
• 3.9.2 催化剂含量对HA复合材料生坯密度的影响44-45
• 3.9.3 浆料固相含量对HA复合材料生坯密度的影响45
• 3.10 单体、引发剂、固相含量对HA复合材料生坯抗压强度影响45-49
• 3.10.1 有机单体含量对HA复合材料生坯抗压强度的影响45-46
• 3.10.2 催化剂含量对HA复合材料生坯抗压强度的影响46-48
• 3.10.3 浆料固相含量对HA复合材料生坯抗压强度的影响48-49
• 3.11 烧结温度对HA复合材料烧结密度的影响49-50
• 3.12 力学性能分析50-53
• 3.12.1 烧结温度对复合材料力学性能的影响50-52
• 3.12.2 GO和NiTi含量对复合材料力学性能的影响52-53
• 3.13 断口微观形貌分析53-55
• 3.14 GO和NiTi颗粒增韧补强机理分析55-57
• 4 结论57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62

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