PMMA增强材料中增强剂的筛选、制备及比例优化

摘要

实验目的：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）因其价格低廉，生物相容性好及易加工成型等优点是目前临床上应用最广泛的义齿基托材料，但该材料存在强度低，抗疲劳性较差，易折裂及老化等缺点，常出现基托折裂等现象，尤其是上颌总义齿的断裂多年来一直是临床上面临的难题。碳纳米管（CNTs）是由石墨碳原子层卷曲而成结构独特的一维纳米材料，因其具有独特的物理性质、优异的电学性能和稳定的化学物理特性受到广泛的关注，被广泛应用于材料增强，但在医用材料增强方面应用较少。本研究旨在以CNTs为增强剂增强PMMA，筛选增强剂多壁碳纳米管（MWCNTs）种类并进行合成，通过MWCNTs/PMMA复合材料力学性能测试确定增强剂MWCNTs添加量。 实验方法：参照GB/T16886技术报告相关标准，分别对以Fe/HA为催化剂、Ni为催化剂及Co为催化剂生成的MWCNTs进行细胞毒性实验，筛选增强剂种类。采用化学气相沉积（CVD）法，以CH4为碳源气生成MWCNTs，应用混酸超声波纯化作用对MWCNTs进行纯化处理，用透射电镜对其形貌进行分析。采用原位聚合法分别按15mL甲基丙烯酸甲酯单体（MMA）加入0．1mg、1mg、2mgMWCNTs的比例制备MWCNTs/PMMA复合材料，通过透射电镜观察其形貌，应用万能材料实验机测试复合材料的力学性能，以未加增强剂树脂为对照，优化并确定增强剂MWCNTs的添加量。 实验结果： 1．Ni为催化剂生成的MWCNTs有细胞毒性，Fe/HA为催化剂组及Co为催化剂组均无细胞毒性。 2．以Fe/HA为催化剂，采用CVD法生成MWCNTs，通过混酸超声波作用对其进行纯化可得到高纯度MWCNTs。 3．MWCNTs可明显提高PMMA力学性能，且随着MWCNTs比例的增加，MWCNTs/PMMA复合材料的拉伸强度先升高后降低，当按1mgMWCNTs加入15mLMMA单体中的比例时，MWCNTs/PMMA复合材料的拉伸强度较未加增强剂树脂提高了9．4％。 结论： 1．以Fe/HA为催化剂的MWCNTs无细胞毒性，可作为MWCNTs/PMMA复合材料的增强剂。 2．通过CVD法以Fe/HA为催化剂，CH4为碳源气，H2、Ar为辅助气体在600℃催化温度下可得到管径均匀的MWCNTs。通过混合酸处理对MWCNTs进行纯化可得到高纯度MWCNTs。 3．通过原位聚合法合成MWCNTs/PMMA复合材料，并应用万能实验机对复合材料的力学性能进行测试，结果表明，本实验条件下随着MWCNTs比例的增加，MWCNTs/PMMA复合材料的拉伸强度先升高后降低，当按1mgMWCNTs加入15mLMMA单体中的比例时，MWCNTs/PMMA复合材料的拉伸强度较未加增强剂树脂提高了9．4％。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

第一章 不同催化剂MWCNTs细胞毒性实验

1.1对象和方法

1.2结果

1.3讨论

1.4本章小结

第二章 MWCNTs的制备及形貌分析

2.1对象和方法

2.2结果

2.3讨论

2.4小结

第三章 MWCNTs/PMMA复合材料增强剂比例优化

3.1对象和方法

3.2结果

3.3讨论

3.4小结

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述 碳纳米管制备及纯化研究

致谢