利用低温等离子体技术对聚氨酯生物材料的表面改性

摘要

聚氨酯(PU)材料具有良好物理、化学性能，此外还具有一定的组织相容性和血液相容性，因此在医用领域应用潜力巨大。然而聚氨酯材料制品其血液相容性在作为某些和血液接触的植入物应用时，还达不到临床要求。表面氨基功能化被认为是一种比较好的提高血液相容性的改性方法，它可以有效地改善材料表面的亲水性和生物相容性。等离子体表面修饰是一种十分经济有效的表面处理技术，其用于生物材料最大的优点是有选择性地改变材料表面的性质，而不改变材料本体的性质，因此可以通过等离子体修饰技术利用现有材料获得许多新的用途。本论文主要采用烯丙胺和氨气为气体，对聚氨酯材料表面进行低温等离子体修饰。
　　 首先探讨烯丙胺等离子体表面修饰聚氨酯材料的条件对其表面物理和化学性质的影响。研究表明，预处理气压、烯丙胺处理功率、烯丙胺放电时间对聚氨酯材料表面的物理和化学性质有较大影响。经烯丙胺等离子体修饰后，聚氨酯材料表面水接触角从78°左右可下降到45°左右，其亲水性得到明显的改善。预处理气压在20Pa，放电时间为60s时就能够得到很好的处理效果。烯丙胺等离子修饰放电时间最佳为3min。SEM照片显示，经烯丙胺等离子修饰后，聚氨酯材料表面变得粗糙、凹凸不平了。XPS表面分析结果表明聚氨酯材料表面的N/C从未修饰前的2.44％上升到7.56％，表面生成一些含氮基团。
　　 其次讨论了氨气等离子体表面修饰对聚氨酯材料的影响，进行了接触角、表面氨基的测定以及SEM、XPS测试。研究结果表明：经氨气等离子体修饰后，聚氨酯材料表面的亲水性得到改善，而且表面氨基浓度越大，接触角越小；表面形态由平整光滑变得粗燥，而且修饰条件不同，粗糙程度也不同；材料表面的N/C从处理前的2.44％上升到3.98％。同时对氨气等离子修饰进行了时效性的考察，结果表明，材料与水的接触角在5h内迅速上升，并在10h后趋于一个稳定值。
　　 对这两种修饰方法进行了比较，接触角和XPS测试都表明烯丙胺等离子体修饰聚氨酯材料的结果要优于氨气等离子的修饰结果，SEM照片显示，经氨气等离子修饰的聚氨酯材料表面粗糙度明显大于烯丙胺的修饰结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

第二章 文献综述

2.1生物医用材料及材料的表面修饰

2.1.1生物医用材料简介

2.1.2生物医学材料的最新发展

2.1.3生物材料的表面修饰技术

2.2等离子体表面修饰

2.3生物材料的等离子体表面修饰

2.4本文研究的内容及意义

第三章 实验部分

3.1实验原料及处理

3.2等离子体的表面修饰设备

3.3分析测试方法

3.3.1比色分析法测定胺浓度

3.3.2接触角分析

3.3.3表面形态分析(SEM)

3.3.4 XPS分析

第四章 结果与讨论

4.1烯丙胺等离子体表面修饰聚氨酯材料

4.1.1等离子体实验条件对材料表面的亲水性的影响

4.1.2烯丙胺等离子体修饰条件对表面形态的影响

4.1.3烯丙胺等离子体修饰后表面修饰层的XPS数据

4.1.4本节小结

4.2氨气等离子体表面修饰聚氨酯材料

4.2.1等离子体修饰条件对表面修饰层化学组成的影响

4.2.2等离子体修饰条件对表面修饰层物理性质的影响

4.2.3氨气等离子表面修饰的时效性

4.2.4本节小结

4.3两种不同等离子体表面修饰结果对比

4.3.1两种等离子体修饰对PU表面亲水性的影响

4.3.2表面形态(SEM)

4.3.3 XPS谱图分析

4.3.4本节小结

第五章 结论

参考文献

附录 酸性橙Ⅱ染色法测定表面修饰层胺浓度(等离子处理薄膜表面所产生的氨基)标准曲线

致谢