碳纤维和埃洛石对聚乳酸结晶行为和力学性能的影响.pdf

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1、暨南大学硕士毕业论文摘要随着科学技术的进步，骨科内固定材料的发展也日新月异，尤其是传统使用的金属类骨科内固定材料因其不可降解性，已经不能满足广大医疗患者的需求。目前,科学家都把研究的重点集中在可降解高强度新型材料的研发。聚乳酸不仅具有良好的生物相容性，而且可在体内降解吸收，避免二次手术等优点被广泛应用于骨科内固定材料，如骨钉、骨板等。但聚乳酸也因力学性能偏低限制了应用范围，故提高力学性能就成为聚乳酸目前研究开发的热点。本研究论文以聚乳酸为基体，以聚丙烯腈基短切碳纤维（CF）作为增强纤维，借助碳纤维的表面修饰改性技术制备一种新型的复合材料，改善内固定材料的

2、力学性能。首先采用酸处理方法氧化处理CF表面，增加其表面能，表面粗糙度和表面官能团数量，然后再接枝丙交酯，制备出表面接枝一定量的聚乳酸短链的CF，提高CF和PLA基体间的界面相容性。本研究借助熔融共混的方法制备出不同改性CF含量的CF/PLA复合材料，研究改性CF含量对PLA的力学强度的影响。结果表明，接枝丙交酯的CF比只酸处理或者纯CF对PLA的增强效果明显。10%（wt）左右的改性CF对PLA的增强效果佳，拉伸强度提高了21%,拉伸模量提高了44.3%，弯曲强度提高了13%，弯曲模量提高了150%，韧性和吸收功在10%（wt）的时候出现峰值，而断裂伸

3、长率和弯曲应变的降低也最小。为了探讨增强材料的尺寸对增强效果的影响，本论文还初步探讨了埃洛石（HNTs）作为促进结晶的成核剂增强PLA的结晶性能的研究。通过熔融共混的方法制备不同HNTs含量的HNTs/PLA复合材料，并在不同的降温速率下使用不同含量HNTs引发复合材料结晶。结果表明，相同降温速率下，随HNTs含量的增加，复合材料的结晶温度先增后减。在1%(wt)HNTs含量处出现峰值，结晶温度最高。在相同HNTs含量下，结晶温度随降温速率的升高而降低，说明1%(wt)HNTs的加入量对PLA的结晶性能的增强效果最好，说明适当降低降温速率，可提高HNTs

4、/PLA复合材料的结晶度。关键词：碳纤维、埃洛石纳米管、聚乳酸、结晶行为、力学性能I暨南大学硕士毕业论文AbstractWiththeprogressofthetimes,thetraditionally-usedmetalfixationmaterialshavenotbeenperfectlyadequateformedicalneedsofpatients.Anovelbiodegradablemedicalmaterialhavebeendevelopedsincedecadesago.poly(lacticacid)(PLA)isnon-tox

5、ictothehumanbody,goodbiologicalcompatibility,anddegradationandabsorptioninvivo.Itisveryimportantthatthebiodegradablemedicalmaterialcanavoidthesecondoperation,whichbringsharmtothepatients.Itiswidelyusedinbiomedicalmaterialsforneedingmechanicalstrength,includingsurgicalsuture,bonen

6、ailsandboneplate.HighstrengthPLAhasbeenusedasthefixedmaterialsintheDepartmentoforthopedics,andcombinedwithothermaterialstoimproveitsmechanicalstrength.Inthiswork,thePLA/polyacrylonitrilecarbonfiber(CF)compositematerialshavebeenpreparedbymeltblendingmethodtoreinforcethemechanicalp

7、ropertiesofPLA.TheacidtreatmentmethodsfortheoxidationofCFsurfaceareusedtoincreasethesurfaceenergy,surfaceroughnessandsurfacefunctionalgroupsandgraftedlactide,toproducemodifiedCF,sothatinterfacialcompatibilitybetweenCFandthePLAmatrixisimproved.Resultsshowthattheacidtreatedandlacti

8、degraftedCFaremuchstrongerthanthatofthea