CPP/PLLA骨折内固定复合材料的制备及其性能研究

摘要

聚乳酸材料具有优良的生物相容性、可降解等性能，但是在作为骨折内固定材料使用过程中，因为弯曲强度低影响了应用的实际效果。解决聚乳酸材料弯曲强度低的一种有效手段是纤维增强。纤维增强是纤维分散于基体之中，使单一材料变成重新组合的复合材料，充分发挥纤维与基体组合后在复合材料中的优异性能。
　　课题采用 CPP玻璃纤维增强聚乳酸基体材料。CPP玻璃纤维是高温熔融磷酸二氢钙使其玻璃化，利用自制纺丝机对冷却玻璃液制备的一种新型玻璃纤维材料。这种新的纤维材料具有较好的力学性能和生物降解性能，以它增强的复合材料力学性能得到较大提高。
　　研究中得到以下结论：
　　（1）在开放环境中对磷酸二氢钙进行高温熔融玻璃化，在1300℃高温熔融使其玻璃液澄清，以此制得的纤维表面质量较好。通过XRD分析高温熔融冷却物，确定其为无定形的玻璃态。
　　（2）利用自制纺丝机对磷酸二氢钙的高温熔融冷却液纺丝制备CPP玻璃纤维，最佳纺丝速度是12m/s。在纺丝温度区间为500～550℃之间，制得的CPP玻璃纤维直径分布范围为10～30μm。
　　（3）CPP玻璃纤维拉伸强度随着直径的减小而增大，直径为13μm时最高拉伸强度可达1GPa以上。
　　（4）模拟生物体降解：37℃恒温，PBS缓冲液，pH值为7.2～7.5之间。CPP玻璃纤维直径在降解一开始的48h内无变化，之后开始减小，并有加速减小的趋势。确定了CPP玻璃纤维在模拟生物体中的降解机制为溶胀与溶解相互递进的过程。
　　（5）随着阻降剂加入量的提高，CPP玻璃纤维的力学性能随之降低，而CPP玻璃纤维的降解进程随之减慢。
　　（6）本实验复合材料所用 CPP玻璃纤维为含有6％阻降剂的原料制备，既有合适的拉伸强度，又有合适降解性能。CPP/PLLA骨折内固定复合材料的制备工艺为：通过热压工艺成型，热压成型温度为205℃，复合材料中CPP质量分数为50%。以此工艺制得的复合材料弯曲强度最高可达170MPa。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究现状

1.2 选题意义

1.3 本课题研究目的和内容

1.4 课题存在问题及创新点

2 CPP玻璃纤维制备工艺的研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

3 CPP玻璃纤维力学性能和降解性能的研究

3.1 引言

3.2 实验材料和实验设备

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

4 CPP玻璃纤维降解机理的研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 CPP玻璃纤维的降解机理分析

4.5 本章结论

5 阻降剂对CPP玻璃纤维性能的影响

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 实验结果与讨论

5.4 本章小结

6 CPP/PLLA骨折内固定复合材料的制备及性能研究

6.1 引言

6.2 实验部分

6.3 结果与讨论

6.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果