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《四川大学》 2004年
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面向快速成型技术高分子生物医学材料的研究

许晓东  
【摘要】:本论文以制备和研究人工骨材料为目的,选用具有极好生物活性,能与胶原蛋白和细胞紧密结合的羟基磷灰石(HA)为无机相;具有生物相容性好、可生物降解的聚乳酸(PLA)作为有机相,根据处理后的CT扫描数据,利用快速成形(RP)技术将两者复合得到理想的人工骨替换材料。主要研究了聚乳酸的合成方法,合成过程,产物的鉴定和表征;人工骨快速成形前的数据准备,熔融沉积成形(FDM)技术的成形理论和丝状线材的制备;选域激光扫描(SLS)技术烧结工艺的成形理论和粉未材料的制备等,并得出以下结论: (1) 采用间接法制备聚乳酸。首先将乳酸齐聚成低分子量的聚乳酸,然后在高温高真空下裂解成乳酸的环状二聚体丙交酯,粗丙交酯经过分离、提纯,在引发剂辛酸亚锡的存在下,开环聚合制得高分子量的聚乳酸。本实验所合成的PLA数均分子量最高为8612g/mol。 (2) 通过DSC熔点测定、红外光谱分析、元素分析,证明用于开环聚合的单体是丙交酯。制得的丙交酯经DSC测定熔点为122.69℃,和理论值125℃接近;经元素分析测得C的质量百分含量49.63%,理论值50.00%;测得H为5.55%,理论值为5.56%;测得O为44.82%,理论值为44.44%。 (3) 应用正交设计法,主要考察了催化剂用量、聚合温度、相对真空度、聚合时间四个因素对聚乳酸分子量的影响,结果表明,在四个影响因素各自三个 四川大学硕士学位论文 水平条件下所得PLA平均分子量的极差值分别为2627岁mol、1 83 1 g/mol、594 创mol、2254 g/mof,即催化剂用量对PLA分子量的影响最大,其次是聚合时间, 接着是聚合温度,最后是相对真空度的值。经分析,得到最佳聚合条件为:催化 剂0.2%,聚合温度145℃,相对真空度0.08MPa,聚合时间3小时。 (4)根据CT手段对骨骼内部断层进行数据获取,通过数据处理后利用PrO尼 软件创建人工骨表面和内部三维结构。快速成形加工前先对人工骨曲面进行近似 处理,即用一系列的小三角形平面来逼近自由曲面。接着从三维模型上沿成型的 高度方向,每隔一定的间隔进行切片处理,以便提取截面的轮廓。 (5)采用ABS和聚丙烯(PP)原料制备了丝状线材,在FDM成形时,设 定ABS的加工温度为230℃,PP的加工温度为220℃。再将自制的PLA研成粉 末,与HA粉末按所需比例共混成微粉末,使制得的PL凡叹A粉末复合材料作为 人工骨 SLS烧结的材料。 关键词:生物医用材料,人工骨,聚乳酸,轻基磷灰石,反求工程,快速成 形技术,熔融沉积成形技术,选域激光烧结技术
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:R318.08

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