haphdpe生物复合材料的挤出成形与性能研究

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1、中南大学硕七学位论文摘要本文采用熔体挤出方法制备了自增强高密度聚乙烯(HDPE)和羟基磷灰石(HAP)／HDPE复合材料．通过5EM观察、DSC分析、WAXD分析与力学性能测试，研究自增强HDPE的微观结构特征及挤出工艺对其微观组织和力学性能的影响；研究HAP含量、偶联剂含量对HAP／HDPE复合材料的微观组织和力学性能的影响。采用体外毒性细胞实验和体内植入实验对HAP／HDPE复合材料的生物相容性进行初步评价。结果表明：自增强HDPE试样径向呈现皮芯结构。由表皮，中间层和芯部三部分组成。表皮的结晶度最高，芯部与普通注塑试样组织最相像，中间层由大量的纤维状晶体组成。挤出温度、口模温度是影响自增

2、强HDPE试样微观组织和力学性能的主要因素，其中挤出温度占主导地位，随着挤出温度的降低试样的结晶度和力学性能先升后降；口模温度主要影响试样表层HDPE的结晶，并对已纤维化的晶体解取向起决定作用，随着口模温度的降低，试样的力学性能有小幅的提升。挤出温度为130℃、口模温度为O℃、挤压比为12时制备的自增强HDPE试样力学性能最佳，拉伸强度为220．6MPa、抗弯强度为152．9MPa、弹性模量为14．7GPa。结果表明：添加偶联剂能降低HAP颗粒的表面能，有效地抑制其团聚，并能提高HAP颗粒与HDPE之间的界面结合能力；随着HAP含量的提高，HDPE基体的结晶度不断提高，且结晶体的尺寸更加均一i

3、当偶联剂含量为2％、HAP含量为2096时复合材料的力学性能最佳，其拉伸强度为234．6MPa、抗弯强度为167．9MPa、弹性模量为18．6GPa。体外细胞毒性实验表明：细胞数量、形态和生长都正常，即材料无毒性；体内植入实验表明：材料植入30天后，淋巴细胞大量减少，代之以纤维结缔组织，小血管增多，炎性细胞程度≤l级，囊壁形成至少为2级，均符合生物材料评价标准，即生物相容性好。关键词：HAP／HDPE复合材料，自增强，微观组织，力学性能，生物相容性■中南大学硕士学位论文ABSTItACTABSTRACTInthispaper,self-reinforcedlaJ曲desitypolyethyl

4、ene(HOPE)andhydroxyapatite(HAP)／I-IDPEcompositewerepreparedbymeltextrusionmethod．Themierosttueturecharacteristicsandtheeffectofextrusiontechnologyonmicrostrcctureandmechanicalpropertiesofself-reinforcedHDPEwerestudy；theeffectofHAPandcouplingagentcontentonmicrostructureandmechanicalpropertiesofHAP／HD

5、PEcompositewerestudy，bytheSEMobservation,WAXDanalyses．DSCanalysesandmechanicalpropertiestest．ThebiocompatibilityofHAP／HDPEcompositewastentativeevaluatebyinvitrotoxicitycellandinvivoimplantationexperiments．Theresultsshowthattheself-reinforcedHDPEsamplesdisplayremarkableskin-coretextureformation．It’Sm

6、adeupofthreeparts：outerlayer'middlelayerandinnercore．Crystalliteofouterlayerishighest，structureofinnercoreissimilartoinjectionsample，middlelayerismadeupoflargeunidirectionalfibrouscrystal．Extrusivetemperatureanddietemperaturearethemainfactorswhichaffectthemicrostructureandmechanicalpropertiesofself-

7、reinforcedHDPE，extrusivetemperatureistheleadfactor,crystalliteandmechanicalpropeRiesofsamplesfirstincreaseandthendecreasewiththeextrusivetemperaturedecrease；dietemperaturemainlyaffectcrystallineofoutl