聚醚醚酮-羥基磷灰石復(fù)合粉末的制備及性能研究.pdf

1、羥基磷灰石（HA）作為人體骨組織結(jié)構(gòu)中的重要無(wú)機(jī)成分，具有十分優(yōu)異的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，是極具潛力的硬組織修復(fù)材料。但HA自身難以直接成型，強(qiáng)度低，難以直接用作承重骨組織修復(fù)材料。聚醚醚酮（PEEK）是一種半結(jié)晶型的熱塑性高分子，具有十分優(yōu)異的穩(wěn)定性和力學(xué)性能，對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害。將兩者復(fù)合能綜合其優(yōu)勢(shì)，制備高強(qiáng)度高生物活性的復(fù)合材料。選擇性激光燒結(jié)（SLS）作為一種3D打印技術(shù)，對(duì)成型具有個(gè)性化復(fù)雜形狀和孔隙結(jié)構(gòu)的人工替代骨，具有獨(dú)特的

2、優(yōu)勢(shì)，因而開(kāi)發(fā)滿足 SLS成型工藝要求和骨材料性能要求的復(fù)合粉末燒結(jié)材料具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文對(duì)PEEK的熱老化性能進(jìn)行研究，考察了不同抗氧劑對(duì)PEEK熱氧穩(wěn)定性及力學(xué)性能的影響，通過(guò)紅外光譜檢測(cè)對(duì)PEEK熱氧老化機(jī)理作出推斷，結(jié)果表明：抗氧劑2921T和TiO2能夠降低PEEK高溫下的黃變。加入抗氧劑后，老化材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度未出現(xiàn)大幅度的變化。在250℃條件下，以水、乙醇、環(huán)丁砜、乙醇水溶液（質(zhì)量比1:

3、1）對(duì)PEEK進(jìn)行高溫高壓處理，研究表明乙醇為溶劑，即體系壓力達(dá)5.8MPa時(shí)，對(duì)粉末的表觀密度，顆粒形貌影響最為顯著，處理后的粉末表觀密度增加，形貌變得規(guī)整，同時(shí)出現(xiàn)很多十幾微米的小尺寸PEEK，此種形貌特征的PEEK能增加粉末的流動(dòng)性，增加成型制品的致密化，有利于SLS成型。以Ca(NO3)2和（NH4)2HPO4為前驅(qū)體，在pH為11-13條件下，采用化學(xué)沉淀法制備了納米羥基磷灰石。采用X射線衍射，傅里葉紅外光譜，掃描電子顯微鏡對(duì)

4、粉末樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明：制備出的納米羥基磷灰石為球狀，結(jié)晶度為83.5％，平均尺寸為79nm。采用硬脂酸對(duì)自制的納米羥基磷灰石進(jìn)行表面改性，同時(shí)采用模壓成型法成功制備了HA質(zhì)量分?jǐn)?shù)高至20％的HA/PEEK復(fù)合材料，并測(cè)定了復(fù)合材料的耐熱性和力學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)：2.5wt％HA的加入對(duì)PEEK的結(jié)晶并無(wú)影響，同時(shí)部分提高了復(fù)合材料的耐熱性能。隨著納米羥基磷灰石質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的硬度和彎曲模量持續(xù)增加。當(dāng)HA含量低于2.5％時(shí)

5、，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，維卡軟化點(diǎn)，沖擊強(qiáng)度隨著HA的增加而增加，HA含量高于2.5％后，上述4個(gè)參數(shù)隨HA的增加而降低，HA含量在5％以下時(shí)，4個(gè)參數(shù)均大于純PEEK，HA含量大于5％后，4個(gè)參數(shù)急劇下降。HA含量在2.5％時(shí)，改性后的HA在基體PEEK中的分散性能較好，同時(shí)兩相之間產(chǎn)生了較強(qiáng)的界面粘結(jié)。采用聚酰亞胺（PI）對(duì)HA/PEEK進(jìn)行共混改性。結(jié)果表明：PI的引入能提高 PEEK的結(jié)晶度同時(shí)也大大提高了復(fù)合材料的耐熱