生物医用PLA/Mg复合材料的界面特征及组织性能研究
发布时间：2023-10-08 19:11
生物医用镁板增强聚乳酸(PLA)复合材料综合了两种材料的优点,在可完全降解及优良的力学性能基础上,还具有力学和降解性能可调控、降解微环境酸碱中和等特点,在人体骨科固定植入器械上具有广泛的应用前景。界面特征和结合情况是影响复合材料性能的关键因素,尤其对于体内植入材料来说,界面不仅关系到该复合材料的力学性能,对其服役过程中的降解性能和力学保持性能也有十分密切的影响。因此,PLA/Mg复合材料不同组分之间的界面类型、组织特征、结合情况,及对性能的影响是该材料研究中的关键问题,对优化复合材料制备工艺、科学评估其在体内的降解行为、预测使用寿命等都具有重要的理论和实际意义。本文首先采用化学转化、阳极氧化和微弧氧化工艺对镁合金表面进行了处理,通过SEM/EDS. XRD等手段观察和分析了不同表面处理后的氧化层形貌和结构。随后采用热压法制备了PLA/镁板复合材料,系统研究了原始板材和表面处理板材与聚乳酸之间的界面结合特征及强化机制,并采用拉伸、弯曲和剪切试验研究了镁合金不同表面处理对复合材料力学性能的影响。最后,对这些复合材料在模拟体液中的降解行为进行了评价和分析。主要结论如下：镁合金经化学转化、阳极...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 可降解的生物医用镁及镁合金
1.2.1 镁及镁合金作为生物医用材料的优势
1.2.2 生物医用镁及镁合金的腐蚀问题
1.2.3 生物医用镁及镁合金的腐蚀防护
1.3 生物医用聚乳酸及其复合材料
1.3.1 聚乳酸的性质
1.3.2 聚乳酸的加工方法
1.3.3 聚乳酸基复合材料的研究现状
1.4 复合材料的界面研究
1.5 论文的研究目标和主要研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验方案
2.2 实验材料及设备
2.2.1 原材料及化学试剂
2.2.2 实验仪器和设备
2.3 镁合金的表面改性处理
2.3.1 化学转化处理
2.3.2 阳极氧化工艺
2.3.3 微弧氧化处理
2.3.4 膜层性能测试
2.4 复合材料的制备
2.5 复合材料界面拉伸剪切强度
2.6 复合材料的力学性能测试
2.6.1 拉伸强度
2.6.2 弯曲强度
2.6.3 冲击韧性
2.7 复合材料降解性能的测定
2.7.1 模拟体液的配置
2.7.2 聚乳酸粘均分子量的测定
2.7.3 模拟体液pH值测试
2.7.4 氢气释放规律
2.7.5 复合材料失重率的测定
2.7.6 形貌观察
第三章 镁合金表面改性对PLA/Mg复合材料界面特性及力学性能影响的研究
3.1 镁合金的表面改性研究
3.1.1 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的表面与截面形貌
3.1.2 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的EDS元素和XID相结构
3.1.3 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的孔隙率
3.1.4 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的结合力
3.2 PLA/Mg复合材料的界面研究
3.2.1 不同表面镁合金/聚乳酸复合材料的截面形貌
3.2.2 不同表面镁合金/聚乳酸复合材料的界面结合强度
3.2.3 不同表面镁合金/聚乳酸复合材料界面断裂面的微观形貌
3.3 PLA/Mg复合材料的力学性能研究
3.4.1 抗拉强度
3.4.2 弯曲强度
3.4.3 冲击韧性
3.4 分析与讨论
3.5 本章小结
第四章 PLA/Mg复合材料体外浸泡降解性能的研究
4.1 体外浸泡过程中复合材料弯曲强度的变化
4.2 体外浸泡过程中聚乳酸粘均分子量的变化
4.3 体外浸泡过程中复合材料的失重率
4.4 体外浸泡过程中浸泡液的PH值变化
4.5 体外浸泡过程中氢气释放规律
4.6 复合材料体外浸泡过程中镁合金板表面形貌变化
4.6.1 宏观腐蚀形貌
4.6.2 微观腐蚀形貌
4.7 分析与讨论
4.7.1 复合材料浸泡过程弯曲强度变化的研究
4.7.2 PLA/Mg复合材料的腐蚀机理
4.8 本章小结
第五章 主要结论
参考文献
研究生期间发表的学术成果
致谢
本文编号：3852620
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 可降解的生物医用镁及镁合金
1.2.1 镁及镁合金作为生物医用材料的优势
1.2.2 生物医用镁及镁合金的腐蚀问题
1.2.3 生物医用镁及镁合金的腐蚀防护
1.3 生物医用聚乳酸及其复合材料
1.3.1 聚乳酸的性质
1.3.2 聚乳酸的加工方法
1.3.3 聚乳酸基复合材料的研究现状
1.4 复合材料的界面研究
1.5 论文的研究目标和主要研究内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验方案
2.2 实验材料及设备
2.2.1 原材料及化学试剂
2.2.2 实验仪器和设备
2.3 镁合金的表面改性处理
2.3.1 化学转化处理
2.3.2 阳极氧化工艺
2.3.3 微弧氧化处理
2.3.4 膜层性能测试
2.4 复合材料的制备
2.5 复合材料界面拉伸剪切强度
2.6 复合材料的力学性能测试
2.6.1 拉伸强度
2.6.2 弯曲强度
2.6.3 冲击韧性
2.7 复合材料降解性能的测定
2.7.1 模拟体液的配置
2.7.2 聚乳酸粘均分子量的测定
2.7.3 模拟体液pH值测试
2.7.4 氢气释放规律
2.7.5 复合材料失重率的测定
2.7.6 形貌观察
第三章 镁合金表面改性对PLA/Mg复合材料界面特性及力学性能影响的研究
3.1 镁合金的表面改性研究
3.1.1 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的表面与截面形貌
3.1.2 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的EDS元素和XID相结构
3.1.3 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的孔隙率
3.1.4 Mg-2Zn合金不同表面处理膜层的结合力
3.2 PLA/Mg复合材料的界面研究
3.2.1 不同表面镁合金/聚乳酸复合材料的截面形貌
3.2.2 不同表面镁合金/聚乳酸复合材料的界面结合强度
3.2.3 不同表面镁合金/聚乳酸复合材料界面断裂面的微观形貌
3.3 PLA/Mg复合材料的力学性能研究
3.4.1 抗拉强度
3.4.2 弯曲强度
3.4.3 冲击韧性
3.4 分析与讨论
3.5 本章小结
第四章 PLA/Mg复合材料体外浸泡降解性能的研究
4.1 体外浸泡过程中复合材料弯曲强度的变化
4.2 体外浸泡过程中聚乳酸粘均分子量的变化
4.3 体外浸泡过程中复合材料的失重率
4.4 体外浸泡过程中浸泡液的PH值变化
4.5 体外浸泡过程中氢气释放规律
4.6 复合材料体外浸泡过程中镁合金板表面形貌变化
4.6.1 宏观腐蚀形貌
4.6.2 微观腐蚀形貌
4.7 分析与讨论
4.7.1 复合材料浸泡过程弯曲强度变化的研究
4.7.2 PLA/Mg复合材料的腐蚀机理
4.8 本章小结
第五章 主要结论
参考文献
研究生期间发表的学术成果
致谢
本文编号：3852620
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