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1、复合材料学报第28卷第2期4月2011年ActaMateriaeCompositaeSinicaVol28No2April2011文章编号:10003851(2011)02010506短切碳纤维/羟基磷灰石生物复合材料的制备及性能*王新广,牛宗伟,谷万里(山东理工大学机械工程学院,淄博255049)摘要:以短切碳纤维为增强相,采用原位复合法制备短切碳纤维(Cf)/羟基磷灰石(HA)生物复合材料。为提高材料的界面结合,对Cf表面进行氧化处理。对纯HA结构、Cf表面以及复合材料断口形貌分别采用XRD
2、、FTIR、SEM进行分析表征;采用万能试验机对复合材料进行力学性能测试。结果表明:氧化处理后Cf表面变粗糙,有羟基羧基官能团出现;Cf质量分数为3%时Cf/HA复合材料相对密度最大,力学性能最好,弯曲强度和弯曲模量分别约为130MPa和36GPa。Cf/HA复合材料断口SEM照片表明,Cf质量分数低于6%时能够实现在HA基体中的均匀分布。关键词:短切Cf;羟基磷灰石;氧化处理;生物复合材料;力学性能中图分类号:TB332文献标志码:APreparationandpropertyofshortcarbon
3、fiberreinforcedhydroxyapatitebiocomposite*WANGXinguang,NIUZongwei,GUWanli(SchoolofMachineryEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,China)Abstract:Ashortcarbonfiber(Cf)reinforcedhydroxyapatite(HA)biocompositewaspreparedbyinsituprocessing.Inorde
4、rtoimprovetheinterfacialbondingofCf/HAbiocomposite,Cfsurfacewasmodifiedbyoxidationtreatment.ThepureHAstructures,CfsurfacesandfracturesurfacemorphologiesofthebiocompositewereanalyzedusingXRD,FTIRandSEM,respectively.ThemechanicalpropertiesoftheCf/HAweretestedby
5、auniversaltestingmachine.TheresultshowsthatafteroxidationtreatmentthesurfaceofCfexhibitsroughandalotofOH,COOHappears.ThebiocompositehasthemaximumrelativedensityandtheexcellentmechanicalpropertieswhenCfmassfractionis3%,flexuralstrengthandflexuralmodulusreacht
6、hemaximumvaluesof130MPaand36GPa.SEMfracturesurfacemorphologiesofCf/HAbiocompositeindicatethatwhenthemassfractionislessthan6%,CfuniformlydispersesintheHAmatrix.Keywords:shortcarbonfiber;hydroxyapatite;oxidationtreatment;biocomposite;mechanicalproperties现代的骨
7、修复材料大致有三类:自体骨、同种属材料,无蠕变,耐疲劳,热膨胀系数小,弹性模异体骨和人工替代骨,其中自体骨和同种异体骨由量高,而且具有生物惰性,在人体中可以稳定存于数量有限,易损伤供骨部位或具有抗原性而使其在,无毒性,与人体的各种组织相容性好,无排异应用受到限制。因此人们希望通过运用材料和生物反应,在纤维的表面能诱发组织生长,是一种理想医药技术制造出同时具有骨发生、诱导成骨和传导的增强材料,已广泛应用于医学、生命科学等领[13][6][7]成骨三重功能的人工骨替代物。羟基磷灰石域。曹丽云等用短切Cf增强HA/PMM
8、A复[Ca10(PO4)6(OH)2](HA)的骨传导性、生物相容合材料,当HA和Cf的质量分数分别为2%和4%性、界面活性均优于各类传统医用钛合金、硅橡胶时,复合材料的弯曲强度和弯曲模量达到极大值[4][8]及植骨用碳素材料等,但其脆性高、抗折强度97.41MPa和3.06GPa。王静等制备了短切Cf低,自身力学性能差。通过HA与第二相材料的
