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《山东大学》 2009年
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有机硅橡胶/羟基磷灰石复合材料的制备及其性能研究

尹鹏  
【摘要】: 羟基磷灰石是无机非金属材料中磷灰石类最重要的材料之一,以其优良的生物相容性、无毒、无刺激性排斥反应、可与骨组织发生化学性结合等特点而受到广泛应用。医用硅橡胶为二甲基硅氧烷,本身具有耐高低温、耐老化、透明度高、生理惰性、与人体组织和血液不粘连、生物适应性好、无毒、无味、不致癌等一系列优良的特性,理化性质稳定,易于模压成形,是良好的植入体,易于塑形、消毒及保存。在医学应用方面,两者也各有缺点:虽然羟基磷灰石具有较高的抗压强度,但其易发生脆性断裂和疲劳破坏,而且羟基磷灰石颗粒过于松散,不能凝结成形,使用时操作极为不便,易发生植入材料的流失,从而限制了其在负荷下骨修复或骨替代的应用;而硅橡胶不具有成骨活性,又具有疏水性,其制品植入人体后仍有轻微的异物感。另外,硅橡胶是一种惰性物质,组织结合性较差,易形成包膜,包膜在一定条件下可发生挛缩,且包膜内有炎性细胞浸润。 为综合两者优点,得到机械性能、生物性能优良且能随意塑形的羟基磷灰石/硅橡胶复合物,我们采用自制的粒径小于200目的羟基磷灰石颗粒与硅橡胶复合,改变其复合比例,对复合材料的物理机械性能及表面性能进行了评价。研究两者复合的意义在于利用硅橡胶的生物惰性和良好的塑形性,作为外科手术中各类组织的填充支架和假体;羟基磷灰石则作为改变该支架表面生物性状的物质,使硅橡胶具有良好的生物相容性,制备一种新型的组织填充物。 本文以四水合硝酸钙和磷酸氢二铵为原料,采用沉淀法合成了羟基磷灰石,并采用八甲基环四硅氧烷为表面处理剂对其表面进行处理,研究了不同处理方法对羟基磷灰石颗粒形貌以及表面性能的影响,以及对复合材料物理机械性能的影响。结果表明,羟基磷灰石表面处理的最佳温度为200℃,反应时间约16小时,八甲基环四硅氧烷用量约为羟基磷灰石质量的25%。 分别采用加成型高温硫化硅橡胶和过氧化物型高温硫化硅橡胶与经八甲基环四硅氧烷处理过的羟基磷灰石复合,研究了羟基磷灰石的加入量对其各项性能的影响:分别制备了羟基磷灰石含量为10%、20%、30%、40%的复合材料样品,发现随着羟基磷灰石用量的增加,复合材料的硬度有所提高,但是其它机械性能如拉伸强度、撕裂强度等有所下降。 对制得的羟基磷灰石/硅橡胶复合材料进行了疲劳强度测试,结果表明,随着羟基磷灰石含量的增加,复合材料的抗屈挠性能急剧下降,当羟基磷灰石含量达到30%时,其六级龟裂次数已不足1000次。 对制得的羟基磷灰石/硅橡胶复合材料进行表面润湿性的测试,结果表面,随着羟基磷灰石含量的增加,硅橡胶的表面亲水性能有所改善,在羟基磷灰石的含量达到40%时,其润湿角接近90°。同时,对硅橡胶样品进行溶胀性能测试,实验发现硅橡胶的溶胀度随着羟基磷灰石含量的增加而增加,但是其溶胀度增加幅度较小。 本论文进一步制得了羟基磷灰石/硅橡胶复合材料与纯硅橡胶连接的样品,并测试两者界面的连接性能。结果表明:在加成型高温硫化硅橡胶中,当羟基磷灰石的含量在30%以下时,两者能够良好的连接,其界面具有相当羟基磷灰石/硅橡胶复合材料的机械性能:而在过氧化物型高温硫化硅橡胶中,当羟基磷灰石的含量在40%以下时,两者能够良好的连接,其界面具有相当羟基磷灰石/硅橡胶复合材料的机械性能。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R318.08

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