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壳聚糖基质中碳酸钙结晶生长的研究

陈中科  
【摘要】:本文在实验室原有工作的基础上,利用原位沉析法和原位合成的原理,制备了无机矿物—碳酸钙为分散相,生物高分子材料—壳聚糖为基体的复合三维材料。以无机矿物碳酸钙为研究对象,首先考察了它在生物高分子基体—壳聚糖中的晶体特征,及对于基体的作用;然后引入了与钙同族的金属镁离子以及具有不同结构特征的有机高分子,研究其对碳酸钙结晶和晶体特征的影响。期望能更加深入认识有机质对碳酸钙晶体生长的诱导作用,为制备更优异性能具有生物材料结构特征的新型无机—有机杂化材料探索一条新的途径。 1.使用原位沉析法制备了以壳聚糖为基体,碳酸钙为分散相的三维有序复合材料。该材料不仅有壳聚糖层状叠加有序结构,生成的碳酸钙以方解石晶型存在,碳酸钙颗粒尺寸约为5~10μm,而且颗粒有序分布,它们以棒材的纵轴为中心,围绕中心呈环状分布。对不同碳酸钙含量的复合棒材进行了弯曲性能测试,其弯曲强度随碳酸钙的含量的增大先上升后下降。 2.通过原位沉析反应法制备了CS/CaCO_3复合材料,碳酸钙生成是通过尿素缓慢反应生成的CO_3~(2-)离子与Ca~(2+)反应生成。制备CS/CaCO_3三维复合材料中生成的碳酸钙也以方解石晶型存在,碳酸钙颗粒大小不均一,颗粒无固定的形状。对不同碳酸钙含量的复合棒材进行了弯曲性能测试,其弯曲强度随碳酸钙的含量的增大先上升后下降。 3.通过原位沉析和就地反应的方法制备出具有高强度的CS/CaCO_3有机—无机复合三维材料;同时在前驱溶液中引入少量与钙同族的金属镁离子,通过镁离子(Mg~(2+))的引入,获得了具有不同形貌的CS/CaCO_3(Mg)三维复合材料。对复合材料晶体形态测试表明两种复合材料中都有CaCO_3颗粒生成,并以方解石晶型稳定存在。从SEM可以观察到无机颗粒的大小和形貌,以及颗粒的分布,且发现随CaCO_3含量的增大颗粒的尺寸数量随之增大,同时形状也随之发生改变;尤其在中W_(CS)/W_(CaCO3)=100/20时,两种材料所含CaCO_3颗粒的形貌


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