磷酸化聚醚醚酮-納米羥基磷灰石復合材料的制備及性能研究.pdf

1、近幾年，聚合物基生物復合材料作為骨修復材料越來越引起研究者的濃厚興趣。其中聚醚醚酮（PEEK）作為一種高性能工程塑料，因具有強耐水解性，在紫外光照射的抗菌處理情況下依舊具有極好的化學穩(wěn)定性，以及優(yōu)異的生物相容性，而在醫(yī)療領域得到了廣泛的研究，然而也因為缺乏一定的生物活性，其應用和發(fā)展受到了極大的限制。聚醚醚酮（PEEK）/羥基磷灰石（HA）復合材料因為兼具聚醚醚酮出色的化學穩(wěn)定性、優(yōu)異的機械性能以及羥基磷灰石杰出的生物活性而成為骨科修復

2、領域最具潛力的研究方向之一。有許多學者就PEEK和微米級以及納米級的HA復合材料進行研究，取得了大量研究成果，但是PEEK基體與HA之間表面結合作用差導致復合材料的機械性能不佳是目前最大的問題，故改變二者的表面性質以改善二者的表面結合力至關重要。
　　本文通過化學改性向聚醚醚酮主鏈上引入磷酸基團，以改變聚合物表面性質，使其與羥基磷灰石表面的磷酸根之間產(chǎn)生強的結合作用，另外對納米羥基磷灰石表面進行改性，解決聚合物基體中納米顆粒之間的

3、團聚現(xiàn)象，通過溶液混合和澆筑的方法制備PEEK/HA復合材料，對其性能進行表征和分析。具體包括以下幾點內(nèi)容：
　　1、磷酸化聚醚醚酮的制備。通過氯甲基化反應向聚醚醚酮主鏈中引入氯甲基基團，控制反應溫度、時間等條件實現(xiàn)氯甲基化反應的可控性研究。利用Michaels–Arbuzov反應對氯甲基化聚醚醚酮進行后磷酸化改性，使磷酸酯基團取代氯離子，將改性聚合物進行水解成功向聚醚醚酮主鏈引入磷酸基團。使用傅里葉變換紅外、核磁共振等手段對以上

4、各步改性產(chǎn)物的結構進行表征；用XRD表征聚合物在改性前后的晶體結構變化；用TGA、DCS等手段表征了改性聚合物的熱性能。結果表明，成功向聚醚醚酮主鏈引入磷酸基團，磷酸基團的引入改變了聚醚醚酮的晶體結構和熱性能，導致聚合物熱分解溫度降低，玻璃化溫度升高，本文預采用溶液澆鑄法實現(xiàn)成型加工。
　　2、納米羥基磷灰石的制備和改性。采用硝酸鈣和磷酸氫二銨沉淀法成功合成納米羥基磷灰石，TEM分析發(fā)現(xiàn)大部分羥基磷灰石都團聚成不同尺寸的大顆粒，只

5、有少部分是分散狀態(tài)。先用聚乙二醇對羥基磷灰石漿液進行預分散以改善其硬團聚，之后使用KH550對其干燥后的粉末進行化學改性。使用XRD、FTIR、TEM、粒徑分析儀等對進行表征，結果表明，本文成功合成長50~100 nm，寬8~10 nm的針狀羥基磷灰石，且表面成功接枝KH550。采用4 wt.％聚乙二醇預分散，KH550化學改性結果最佳，納米羥基磷灰石的團聚現(xiàn)象有很大的改善。
　　3、磷酸化聚醚醚酮/納米羥基磷灰石復合材料的制備與

6、性能。首先將磷酸基團改性的聚醚醚酮溶解在NMP中，攪拌情況下加入不同質量分數(shù)的改性納米羥基磷灰石，得到不同配比的聚醚醚酮/納米羥基磷灰石溶液，通過溶液澆鑄法制備出不同含量納米羥基磷灰石的復合材料，利用SEM、TGA、萬能試驗機等對復合材料的表面形貌、熱性能、機械性能進行表征和分析，結果表明復合材料呈多孔結構，n-HA被包覆在孔中，結合良好；熱性能結果表明兩種材料之間的氫鍵導致玻璃化轉變溫度隨n-HA含量的增加逐漸變大；拉伸強度隨n-HA