医用镁丝增强聚乳酸复合材料的制备与力学性能研究

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1、隶劫大·磐硕士学位论文医用镁丝增强聚乳酸复合材料的制备与力学性能研究Prepa．rationandmechanicalpropertiesofbiomedicalmagnesiuInwiresreinforcedpolylacticacidcompositeADisseIrtationSubmittedtoSoutheastUniVersityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYT●LlULelSupervisedbyProfessorChuCheng

2、linSchoolofMaterialsScienceandEngineeringSoumeastUniVersityMarch2014东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生躲必2垒吼么z竺!主么!东

3、南大学学位论文使用授权声明东南人学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：摘要医用镁丝增强聚乳酸复合材料的制备与力学性能研究可降解聚乳酸的强韧性较差，而医用镁合金的腐蚀速率太

4、快，这些都制约了其临床应用的推广。本文拟采用镁合金丝定向增强聚乳酸以制备高强韧性的可吸收复合材料，从而克服两组元各自的缺点，并对其拉伸强度、弯曲强度、剪切强度和冲击韧性等力学性能进行测试，研究镁合金微弧氧化处理对复合材料的拉伸和弯曲性能的影响，最后对复合材料的降解性能进行初步的探讨，研究发现：通过优化热成型工艺，可成功制备出镁合金丝定向增强聚乳酸基体的复合材料。随着镁合金丝含量(O一40v01％)的增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击韧性逐渐增大，当镁合金丝含量达到40v01％时，复合材料的拉伸强

5、度、弯曲强度和冲击韧性分别达到100MPa、190MPa和150Ⅺ／M2左右，大约分别是纯聚乳酸的2．2倍、2．1倍和30倍，而复合材料的剪切强度随着镁合金丝含量的增加呈现先增大后减小的趋势，其中，镁合金丝含量为20％时，剪切强度可达到最大值(73MPa)。镁合金丝的微弧氧化处理能显著改善复合材料中增强体与聚乳酸基体间的界面结合性能，克服了未处理镁合金丝增强聚乳酸复合材料在拉伸过程中有部分镁合金丝拔出的现象，可充分发挥镁合金丝材的增强效果。镁合金丝材经过微弧氧化处理后复合材料的力学性能得到进一步的提升

6、，当镁合金丝的含量达到20vol％时，复合材料的拉伸强度和弯曲强度可分别达到96MPa和150MPa左右。在Sorensen缓冲液中分别经500C加速降解3周和370C降解8周后，纯聚乳酸和复合材料的降解失重均不明显，但聚乳酸的分子量均随着浸泡时间的延长而不断降低，另外，镁合金丝材的复合能延缓聚乳酸分子量的降解速度。同时，复合材料中镁合金丝材表面微弧氧化涂层出现了部分降解剥落现象，但镁合金丝材本身保持完整，未发现明显的腐蚀坑。加速降解3周后，纯聚乳酸弯曲强度出现大幅下降，仅相当于初始值的九分之一，而冲

7、击韧性已经接近为零；而复合材料的力学性能依然保持较高的水平，其中，20v01％镁合金丝含量的复合材料的弯曲强度和冲击韧性仍可维持在初始值的70％和44％左右，说明镁合金丝在该加速降解实验后仍能对复合材料起到很好的增强作用。关键词：聚乳酸，镁合金丝，定向增强，复合材料，热压成型AbstractPreparationandmechanicalpropertiesofbiomedicalmagnesium■●^'●‘W1reSreIntOrCedpOlylaCtlCaCldCOmpOSlteThepoors

8、tren垂handtougllIlesSofpolylacticacid(PLA)aIldthetoofastcorrosionrateofmedicalmagnesiuma110ysrestricttheirclinical印plications．InordertooverCometheseshortComings，anewcompositewithdirectionalmagnesiumalloywiresasthereinforcementandP