二苯基甲烷二异氰酸酯扩链聚乳酸复合材料力学性能和形态结构的研究

目的：采用自行设计的模压挤出设备系统探讨成型加工条件和MDI用量对聚(D，L)-乳酸／羟基磷灰石(PDLLA／HA)复合材料力学性能和形态结构的影响。方法：在辛酸亚锡的催化作用下由丙交酯开环聚合制备聚乳酸，并用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)作为扩链剂合成聚(D，L)-乳酸／羟基磷灰石(PDLLA／HA)复合材料，通过扫描电镜(SEM)观察该复合材料的断面形态。结果：当温度为100℃、保温保压时间45min时，该复合材料的弯曲强度可获最大值，继续增加保温保压时间，弯曲强度基本保持不变。而弯曲模量随保温保压时间的增加变化不大；当MDI中的NCO基团与PDLLA中的OH基团摩尔比为1：1时，材料力学性能达到最佳；SEM观察显示取向后材料纵向纤化程度高，弯曲断面有大量纤维尾端。结论：模压挤出可使复合材料产生取向结构，MDI扩链可提高复合材料的相对分子质量，两种手段都能显著提高复合材料的力学性能，而且成型加工条件和MDI用量对聚(D，L)-乳酸／羟基磷灰石(PDLLA／HA)复合材料的力学性能和形态结构有显著影响。     

成型加工条件对聚(D,L-乳酸)及其复合材料力学性能的影响

背景加工条件和加工温度会使聚乳酸[Poly(lactic acid),PLA]降解,损害力学性能. 目的探讨成型加工条件对聚(D,L-乳酸)(PDLLA),二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/羟基磷灰石(HA)复合材料力学性能的影响.设计分组对照研究.地点和方法在华南理工大学材料学院完成实验.利用MDI作为扩链剂对PDLLA和PDLLA/HA复合材料扩链,合成MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/HA复合材料,采用自行设计的模压挤出设备对其进行加工.主要观察指标成型加工条件对PDLLA,MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/HA复合材料力学性能的影响.结果在模压温度165℃,挤出温度100℃、口模长度10 mm的最佳成型工艺条件下,PDLLA和PDLLA/HA复合材料的弯曲强度分别为35.1MPa和31.2 MPa,弯曲模量分别为2 413.6 MPa和1 735.0 MPa;在模压温度100℃,挤出温度100℃、口模长度10mm的最佳成型工艺条件下,PDLLA/MDI和PDLLA/HA/MDI复合材料的弯曲强度分别为51.3 MPa和55.4 MPa,弯曲模量分别为1 830.9 MPa和2 068.5 MPa.结论成型加工条件对PDLLA,MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA/HA复合材料的力学性能影响显著,而且MDI扩链可显著提高PDLLA和PDLLA/HA复合材料的力学性能.     

成型加工条件对聚（D，L-乳酸）及其复合材料力学性能的影响

背景：加工条件和加工温度会使聚乳酸[Poly(lactic acid)，PLA]降解，损害力学性能。目的：探讨成型加工条件对聚(D，L-乳酸)(PDLLA)，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／羟基磷灰石(HA)复合材料力学性能的影响。设计：分组对照研究。地点和方法：在华南理工大学材料学院完成实验。利用MDI作为扩链剂对PDLLA和PDLLHA复合材料扩链，合成MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／HA复合材料，采用自行设计的模压挤出设备对其进行加工。主要观察指标：成型加工条件对PDLLA,MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／HA复合材料力学性能的影响。结果：在模压温度165℃，挤出温度100℃、口模长度10mm的最佳成型工艺条件下，PDLLA和PDLLA／HA复合材料的弯曲强度分别为35．1MPa和31．2MPa，弯曲模量分别为2413．6MPa和1735．0MPa：在模压温度100℃，挤出温度100℃、口模长度10mm的最佳成型工艺条件下，PDLLA／MDI和PDLLA／HA／MDI复合材料的弯曲强度分别为51．3MPa和55．4MPa，弯曲模量分别为1830．9MPa和2068．5MPa。结论：成型加工条件对PDLLA，MDI扩链PDLLA和MDI扩链PDLLA／HA复合材料的力学性能影响显著，而且MDI扩链可显著提高PDLLA和PDLLA／HA复合材料的力学性能。     

聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的降解行为

背景：可降解吸收性聚乳酸类骨内固定材料初始力学性能较低,易导致体内产生炎症反应,并且降解时间太长,限制了其在临床上的应用。目的：测定聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的力学性能和体外降解性能。设计、时间及地点：重复测量设计,于2006-08/2007-05在兰州交通大学材料工程研究所完成。材料：基体材料采用荷兰普拉克生化公司生产的聚乳酸（Mr300000）和聚消旋乳酸（Mr600000）的共混物（混合比例66/100）。增强材料为直径10~20μm、完全降解时间3个月以上的聚磷酸钙纤维（纤维与基体的比例为1/1）以及用水热法合成的纳米羟基磷灰石粒子。方法：采用复合材料共混工艺制备聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料薄膜,然后真空热压成型,得到不同质量分数纳米羟基磷灰石（0,0.024,0.048,0.070）的聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料试样。主要观察指标：复合材料降解前后的弯曲强度、弯曲模量。结果：①加入不同质量分数的纳米羟基磷灰石对复合材料的弯曲强度和弯曲模量均有一定的增强作用,质量分数为0.048时作用最强。②纳米羟基磷灰石质量分数为0.048时聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的弯曲强度251MPa,弯曲模量19GPa。与骨的力学性能相比,复合材料的初始强度、刚度（未降解）均大于皮质骨的强度和刚度。③在模拟人体环境的降解介质中降解12周后,聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的弯曲强度及弯曲模量为123MPa和7.24GPa。结论：聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的力学性能和体外降解性能与人骨组织相近。     

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能测试

目的:测定纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能。方法:实验于2005-02/2006-08在兰州交通大学材料工程研究所实验室完成。基体材料采用荷兰普拉克生化公司生产的聚乳酸(Mr 400000)。增强材料采用纳米羟基磷灰石(自制)。聚乳酸在使用前进行纯化。纳米羟基磷灰石采用水热法合成。采用共混复合工艺制备不同纳米羟基磷灰石质量分数(0,0.05,0.10,0.15,0.20)的纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料,并对其力学性能(弯曲强度、弯曲模量、剪切强度)和降解性能(降解速率)进行测试。结果:①力学性能:复合材料的弯曲强度随着纳米羟基磷灰石体积分数的增加而增大,在羟基磷灰石微粒的质量分数为0.15(体积分数为0.064)时弯曲强度出现峰值(153.6MPa),降解12周后复合材料弯曲强度仍有123.7MPa。复合材料的弯曲模量随着纳米羟基磷灰石体积分数的增加而增大,有一定的弯曲模量(5.7GPa),降解12周后复合材料弯曲模量为5.3GPa。复合材料的剪切强度随着纳米羟基磷灰石体积分数的增大呈下降趋势。②降解性能:随着降解时间的延长,复合材料的降解速率变化不大。结论:纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料能满足松质骨的骨折内固定的力学性能要求。     

兔骨髓基质细胞与聚DL-乳酸／羟基磷灰石复合异位成骨的实验研究

目的 探讨骨髓基质细胞（BMSCs）与聚DL-乳酸/羟基磷灰石（PDLLA/HA）复合后异位成骨的生物学机制,了解其用于骨组织工程支架材料的可行性.方法 将BMSCs与PDLLA/HA复合物植入动物皮下后进行大体观察、组织学染色,观察其成骨过程.结果 一定浓度的BMSCs与PDLLA/HA复合植入动物皮下可产生软骨和骨组织,而单纯材料组未见软骨或骨形成.结论 PDLLA/HA复合BMSCs体内植入后能形成软骨或骨,并随植入时间的延长,软骨或新骨形成增多,PDLLA/ HA可用于骨组织工程的支架材料.     

本期专题：纳米骨材料

1聚L-乳酸/聚L-乳酸接枝纳米羟基磷灰石复合材料对成骨细胞黏附和增殖能力的影响 推荐理由：聚L-乳酸作为可吸收骨折内固定材料已广泛应用于临床,但其力学性能和生物相容性还有待进一步完善。羟基磷灰石在组成上与骨基质成分相似,有良好的生物相容性和骨传导作用,但纯羟基磷灰石脆性大,不宜单独制成骨折内固定材料。     

羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料的表征

背景:羟基磷灰石具有接近自然人骨的强韧度和优越的生物相容性,但其力学性能却较差。目的:制成并研究一种新型生物活性材料(羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料)的各种性质。方法:利用原位合成法制备羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,并对其红外光谱、微观结构及XDR衍射分析,力学性能进行测试,对不同SWNT含量的SWNT/HAp复合材料弯曲强度与断裂韧性比较分析。结果与结论:成功制备出的纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,其抗弯强度最大增幅将近50%,达到73MPa;而断裂韧性的最大提高幅度为3倍,达到2.6MPa?m1/2。随着单壁碳纳米管复合材料含量的增加,复合材料的弯曲强度与断裂韧性呈现出缓慢上升的趋势。提示,纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料显著提高了接近自然人骨的纳米级磷灰石骨材料的抗弯强度和断裂韧性,从而克服传统支撑骨材料的力学性能缺陷。     

纳米碳酸钙/聚左旋乳酸复合材料的制备与性能

目的:生物降解材料(聚左旋乳酸)存在初始强度低和降解速率快等局限性,利用纳米技术有望解决生物降解材料的力学性能缺陷.制备纳米碳酸钙/聚左旋乳酸复合材料并评价其力学性能.方法:实验于2002-09/2004-01在吉林大学化学学院实验室完成.采用溶液共混法制备纳米碳酸钙,聚左旋乳酸复合材料.将聚左旋乳酸、10%和30%的纳米碳酸钙,聚左旋乳酸复合材料加工成60 mm×6 mm×2 mm的条形试样,在Instron-1121型材料试验机上测试弯曲强度和拉伸弹性模量,加载速度为1 mm/min:用XCJ-4简支梁式试验冲击仪测试无缺口冲击强度.结果:力学测试显示10%,30%纳米碳酸钙,聚左旋乳酸复合材料的冲击强度、弯曲强度、拉伸弹性模量均高于聚左旋乳酸材料,差异有显著性意义(P＜0.05).30%纳米碳酸钙/聚左旋乳酸复合材料的冲击强度、弯曲强度、拉伸弹性模量均高于10%纳米碳酸钙,聚左旋乳酸复合材料,差异有显著性意义(P＜0.05).结论:纳米碳酸钙与聚左旋乳酸复合后力学性能有所提高.30%纳米碳酸钙,聚左旋乳酸复合材料力学性能最佳.     

羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料的表征

背景：羟基磷灰石具有接近自然人骨的强韧度和优越的生物相容性,但其力学性能却较差。目的：制成并研究一种新型生物活性材料（羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料）的各种性质。方法：利用原位合成法制备羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,并对其红外光谱、微观结构及XDR衍射分析,力学性能进行测试,对不同SWNT含量的SWNT/HAp复合材料弯曲强度与断裂韧性比较分析。结果与结论：成功制备出的纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,其抗弯强度最大增幅将近50%,达到73MPa;而断裂韧性的最大提高幅度为3倍,达到2.6MPa？m1/2。随着单壁碳纳米管复合材料含量的增加,复合材料的弯曲强度与断裂韧性呈现出缓慢上升的趋势。提示,纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料显著提高了接近自然人骨的纳米级磷灰石骨材料的抗弯强度和断裂韧性,从而克服传统支撑骨材料的力学性能缺陷。