纳米羟基磷灰石及其生物复合材料的研究

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1、摘要摘要近二十年来，接近或类似于自然骨成份的无机生物医学材料的研究极其活跃，其中与骨组织生物相容性优异的羟基磷灰石(HA)活性材料的研究受到重视。为了探索生物性能和力学性能兼备的复合材料，本文提出HA复合材料的制备新思路：首先使用溶液法在较高浓度下制备HA粉体和HA纳米针晶，然后在合成的HA粉体的基础上探索制备两种新型HA复合材料(连续钛丝增强HA生物陶瓷复合材料和HA多孔坯体增强有机玻璃复合材料)。通过SEM、TEM、XRD、FTIRSHEDS等现代分析方法，表征了HA粉体的形貌、物相组成，观察了HA陶瓷表面微观形貌和复合材料断口微观形貌，分析了界面反应产物和元素分布。本文研究了H

2、A的溶液法制备，讨论了HA陶瓷烧结的影响因素，研究了Ti和HA之间的界面反应，并探讨了Ti丝增强HA复合材料矛I]HA多孔坯体增强PMMA复合材料的制备工艺。反应体系和分散剂、溶液浓度、反应温度、pH值和陈化时间等因素对溶液法制备HA粉体粒度和形貌有影响，通过对上述冈素的控制可以获得HA纳米针晶。制备的HA粉体煅烧可得仅含HA和磷酸钙的牛物陶瓷粉；升高pH值或延长陈化时间可以提高煅烧产物中HA的含量。使用钛(Ti)丝作为HA的增强相，采JI]铺层压制和注浆成型的方法制备了复合材料，在真空条件下烧结，获得了复合材料界面反应的初步结果。研究表明，注浆成型工艺可有效避免初始应力产生，Ti／

3、HA复合材料由于反应过渡层的存在改善了热膨胀匹配，有效避免了基体裂纹的产牛。EDS分析显示，T．的远程扩散促进了HA基体分解和梯度过渡区的形成；Ti及其氧化物与HA界面反应剧烈，生成钛酸钙(CaTi03)等界面反应产物。这类反应产物改善了界面结合，可作为金属一陶瓷复合材料的过渡层。界面反应层的厚度可通过钛丝的预处理得到控制。HA多孔坯体增强有机玻璃(PMMA)复合材料可以采用坯体预浸渍PMMA低粘度预聚体后，再原位聚合的方法制备，PMMA预聚体的粘度、原位本体聚合的温度是复合材料制备的关键冈素。关键词：羟基磷灰石，钛，有机玻璃，复合材料制备，界面反应，原位聚合摘要AbstractHy

4、droxyapatite(HA)isoneofmostimportantinorganiccomponents．Inrecent20years，thereareactivestudiesinthefieldofbiomaterialstosimulatenaturalbone．HAwasbelievedtobethebestmaterialforbonestructure．Inordertogetanewmaterialwhichshouldhasbothgoodmechanicalpropertiesandbioactivity，newmethodsofpreparingHAcom

5、positesareused．Atfirst，HApowdersandneedle—likeHAcrystalsweremadebyawetprecipitationmethod．Theresultingpowderswereusedtopreparetwokindsofnewcomposites(titaniumfiberreinforcedHAcompositeandporousHAprepregreinforcedPMMAcomposite)．Inthispaper,microstructurewasobservedbySEMandTEM，phasestructurewasan

6、alyzedbyXRDandFTIR，andelementcontentwasanalyzedbyEDS．FactorsaffectingsinteringwerestudiedandinterfacereactionbetweenTiandHAwasalsoinvestigated．Newcompositepreparationapproacheswerediscussed．HApowderswerepreparedbywetprecipitationmethodinthispaper．ParametersSuchassolutionconcentration，temperatur

7、e，pHvalueandagingtimeaffectedthegranularityandmorphologyofHApowders．BioceramicpowdersconsistingofHAandCa3(P04)2wereobtainedbycalciningwetprecipitatedpowders．IncreasingpHvalueorprolongingageingtimewasfoundtoincreaseHAcontentinthere