多孔UHMWPE仿生骨材料的制备和性能研究
发布时间：2022-01-03 02:41
使用硫酸处理纳米活性炭（ANC）得到酸蚀纳米活性炭（ATANC）,将ATANC与马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）反应制备功能化纳米活性炭（FANC）,通过傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对其结构进行了表征。在超高分子量聚乙烯（UHMWPE）中添加不同含量FANC,以NaCl为致孔剂,采用模板-滤取法通过热压成型工艺制备多孔UHMWPE仿生骨材料,研究了仿生骨材料的孔隙率及抗拉伸性能,采用扫描电子显微镜对其断面和表面微孔形貌进行分析。结果表明,在PE-g-MAH与ATANC质量比为12.5∶1、FANC质量分数为3%、NaCl质量分数为60%时,制备的多孔UHMWPE仿生骨材料孔隙率可达38.4%,且微孔排列较均匀,抗拉强度可达到14.3MPa,与天然软骨材料基本相当。
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ANC、ATANC、FANCx、PE-g-MAH的FT-IR谱图
ANC、ATANC和FANCx的TEM图
图3为FANC12.5添加量对多孔UHMWPE仿生骨材料孔隙率的影响。由图可知：未添加FANC12.5和FANC12.5添加量为1%～2%(wt，质量分数，下同）时，多孔UHMWPE仿生骨材料的孔隙率均随着NaCl添加量的增加而变大。这是因为NaCl添加量越多，滤除的NaCl就越多，析出部分在固体状仿生骨材料上形成的孔就越多，产生的孔隙越多。由此可见，低添加量FANC12.5有利于孔隙的形成。当FANC12.5添加量为3%～4%时，NaCl添加量较高不利于孔隙的形成，孔隙率甚至比未改性时还低。这是因为FANC12.5的添加量较高并达到一定值时，FANC12.5自身容易团聚、缠结在一起，可能把NaCl包裹起来，不利于NaCl和FANC12.5的分散，使得更多的NaCl不能被滤除，从而导致仿生骨材料孔隙率下降。实践证明，孔隙率太低，体液的流通不畅；孔隙率太高又容易导致骨脆性大，从而造成骨折、骨损失等疾病。出于健康考虑，要求骨头孔隙率大于30%。从图3可知，NaCl添加量超过60%(wt，质量分数，下同）时，所制仿生骨材料的孔隙率均大于30%。尤其是FANC12.5添加量为3%、NaCl添加量为60%时，孔隙率可达到38.4%，比相同条件下未改性UHMWPE仿生骨材料的孔隙率高28%。2.4 抗拉性能分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/聚丙烯复合材料力学性能、结晶行为与微观结构[J]. 周健,李茂东,杨燕青,杨波,黄国家. 江苏理工学院学报. 2019(06)
[2]石墨烯/HDPE改性材料制备与性能表征[J]. 李茂东,周健,杨波,刘姿彤,黄国家. 江苏理工学院学报. 2019(06)
[3]UHMWPE/聚烯烃共混物的性能及其熔融纺丝研究[J]. 黄伟,王晓春,杨中开,郑艳超,赵国樑. 合成纤维工业. 2015(06)
[4]无机颗粒增强聚合物基复合材料耐磨性能影响因素研究进展[J]. 唐晋,管晓纳,何明骏,徐鸿. 复合材料学报. 2015(06)
[5]超高分子量聚乙烯的研发及应用[J]. 黄安平,朱博超,贾军纪,李艳芹. 高分子通报. 2012(04)
[6]多孔梯度超高分子量聚乙烯材料的制备与表征[J]. 沈涵,王庆良,玄甲申. 材料导报. 2012(04)
[7]石墨多孔材料孔隙率测定方法研究[J]. 刘颀,胡亚非,熊建军. 润滑与密封. 2010(10)
[8]填充改性UHMWPE低温冲击性能研究[J]. 周晓谦,唐斌. 塑料制造. 2009(07)
[9]聚乙烯醇水凝胶的制备及性能[J]. 潘育松,熊党生,陈晓林. 高分子材料科学与工程. 2007(06)
[10]仿生多孔超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究[J]. 吴刚,张文光,王成焘. 摩擦学学报. 2007(06)
硕士论文
[1]超高分子量聚乙烯的改性研究[D]. 游志培.南京林业大学 2014
[2]超高分子量聚乙烯耐高温改性研究[D]. 郝绘坤.武汉工程大学 2014
本文编号：3565396
【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
ANC、ATANC、FANCx、PE-g-MAH的FT-IR谱图
ANC、ATANC和FANCx的TEM图
图3为FANC12.5添加量对多孔UHMWPE仿生骨材料孔隙率的影响。由图可知：未添加FANC12.5和FANC12.5添加量为1%～2%(wt，质量分数，下同）时，多孔UHMWPE仿生骨材料的孔隙率均随着NaCl添加量的增加而变大。这是因为NaCl添加量越多，滤除的NaCl就越多，析出部分在固体状仿生骨材料上形成的孔就越多，产生的孔隙越多。由此可见，低添加量FANC12.5有利于孔隙的形成。当FANC12.5添加量为3%～4%时，NaCl添加量较高不利于孔隙的形成，孔隙率甚至比未改性时还低。这是因为FANC12.5的添加量较高并达到一定值时，FANC12.5自身容易团聚、缠结在一起，可能把NaCl包裹起来，不利于NaCl和FANC12.5的分散，使得更多的NaCl不能被滤除，从而导致仿生骨材料孔隙率下降。实践证明，孔隙率太低，体液的流通不畅；孔隙率太高又容易导致骨脆性大，从而造成骨折、骨损失等疾病。出于健康考虑，要求骨头孔隙率大于30%。从图3可知，NaCl添加量超过60%(wt，质量分数，下同）时，所制仿生骨材料的孔隙率均大于30%。尤其是FANC12.5添加量为3%、NaCl添加量为60%时，孔隙率可达到38.4%，比相同条件下未改性UHMWPE仿生骨材料的孔隙率高28%。2.4 抗拉性能分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/聚丙烯复合材料力学性能、结晶行为与微观结构[J]. 周健,李茂东,杨燕青,杨波,黄国家. 江苏理工学院学报. 2019(06)
[2]石墨烯/HDPE改性材料制备与性能表征[J]. 李茂东,周健,杨波,刘姿彤,黄国家. 江苏理工学院学报. 2019(06)
[3]UHMWPE/聚烯烃共混物的性能及其熔融纺丝研究[J]. 黄伟,王晓春,杨中开,郑艳超,赵国樑. 合成纤维工业. 2015(06)
[4]无机颗粒增强聚合物基复合材料耐磨性能影响因素研究进展[J]. 唐晋,管晓纳,何明骏,徐鸿. 复合材料学报. 2015(06)
[5]超高分子量聚乙烯的研发及应用[J]. 黄安平,朱博超,贾军纪,李艳芹. 高分子通报. 2012(04)
[6]多孔梯度超高分子量聚乙烯材料的制备与表征[J]. 沈涵,王庆良,玄甲申. 材料导报. 2012(04)
[7]石墨多孔材料孔隙率测定方法研究[J]. 刘颀,胡亚非,熊建军. 润滑与密封. 2010(10)
[8]填充改性UHMWPE低温冲击性能研究[J]. 周晓谦,唐斌. 塑料制造. 2009(07)
[9]聚乙烯醇水凝胶的制备及性能[J]. 潘育松,熊党生,陈晓林. 高分子材料科学与工程. 2007(06)
[10]仿生多孔超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究[J]. 吴刚,张文光,王成焘. 摩擦学学报. 2007(06)
硕士论文
[1]超高分子量聚乙烯的改性研究[D]. 游志培.南京林业大学 2014
[2]超高分子量聚乙烯耐高温改性研究[D]. 郝绘坤.武汉工程大学 2014
本文编号：3565396
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