碳纤维和埃洛石对聚乳酸结晶行为和力学性能的影响

发布时间：2019-07-26 21:11

【摘要】：随着科学技术的进步,骨科内固定材料的发展也日新月异,尤其是传统使用的金属类骨科内固定材料因其不可降解性,已经不能满足广大医疗患者的需求。目前,科学家都把研究的重点集中在可降解高强度新型材料的研发。聚乳酸不仅具有良好的生物相容性,而且可在体内降解吸收,避免二次手术等优点被广泛应用于骨科内固定材料,如骨钉、骨板等。但聚乳酸也因力学性能偏低限制了应用范围,故提高力学性能就成为聚乳酸目前研究开发的热点。本研究论文以聚乳酸为基体,以聚丙烯腈基短切碳纤维(CF)作为增强纤维,借助碳纤维的表面修饰改性技术制备一种新型的复合材料,改善内固定材料的力学性能。首先采用酸处理方法氧化处理CF表面,增加其表面能,表面粗糙度和表面官能团数量,然后再接枝丙交酯,制备出表面接枝一定量的聚乳酸短链的CF,提高CF和PLA基体间的界面相容性。本研究借助熔融共混的方法制备出不同改性CF含量的CF/PLA复合材料,研究改性CF含量对PLA的力学强度的影响。结果表明,接枝丙交酯的CF比只酸处理或者纯CF对PLA的增强效果明显。10%(wt)左右的改性CF对PLA的增强效果佳,拉伸强度提高了21%,拉伸模量提高了44.3%,弯曲强度提高了13%,弯曲模量提高了150%,韧性和吸收功在10%(wt)的时候出现峰值,而断裂伸长率和弯曲应变的降低也最小。为了探讨增强材料的尺寸对增强效果的影响,本论文还初步探讨了埃洛石(HNTs)作为促进结晶的成核剂增强PLA的结晶性能的研究。通过熔融共混的方法制备不同HNTs含量的HNTs/PLA复合材料,并在不同的降温速率下使用不同含量HNTs引发复合材料结晶。结果表明,相同降温速率下,随HNTs含量的增加,复合材料的结晶温度先增后减。在1%(wt)HNTs含量处出现峰值,结晶温度最高。在相同HNTs含量下,结晶温度随降温速率的升高而降低,说明1%(wt)HNTs的加入量对PLA的结晶性能的增强效果最好,说明适当降低降温速率,可提高HNTs/PLA复合材料的结晶度。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O633.14

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