磷酸鈣/聚氨酯(Ca P/PU)復(fù)合骨修復(fù)支架制備過程中隨著材料體系粘度逐漸增大,后期加入的發(fā)泡劑難于均勻分散,影響支架孔隙率及孔結(jié)構(gòu)均勻性。本研究在Ca P/PU材料合成過程中將發(fā)泡劑水以磷酸氫鈣結(jié)晶水合物(DCPD)的形式均勻復(fù)合在材料中,在一定條件下釋放結(jié)晶水與聚氨酯(PU)中的異氰酸根反應(yīng)生成CO2,實(shí)現(xiàn)自發(fā)泡成型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,90℃條件下自發(fā)泡制備的Ca P/PU支架孔隙率高、孔結(jié)構(gòu)均勻、貫通性好。將90℃發(fā)泡成型的Ca P/PU多孔支架在110℃再熟化處理,可提高支架的力學(xué)性能高達(dá)1倍以上。該方法簡(jiǎn)便易行,為聚氨酯基多孔支架的制備提供了新思路。 

【文章來源】：無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2016年07期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

聚氨酯聚合反應(yīng)示意圖

第7期李根,等:原位自發(fā)泡制備磷酸鈣/聚氨酯復(fù)合骨修復(fù)支架721圖1聚氨酯聚合反應(yīng)示意圖Fig.1Syntheticschemeofpolyurethane1.4孔隙率測(cè)定與孔徑分布統(tǒng)計(jì)采用水浸漬法測(cè)定孔隙率[15]:干燥待測(cè)樣品,測(cè)量體積為V,稱重(W1);然后浸入去離子水(密度ρ)中直至充盈浸透,取濕樣稱重(W2),由公式(1)計(jì)算孔隙率P。從多孔支架的SEM照片中隨機(jī)選取100個(gè)孔,用ImageJ分析軟件統(tǒng)計(jì)支架的孔徑分布。21100%WWPV(1)2結(jié)果與討論2.1多孔支架形貌圖2顯示,80℃時(shí)制備的復(fù)合支架(圖2(a))孔徑較小,孔分布不均勻,且存在較多閉合孔,孔隙貫通性較差;而90℃發(fā)泡制備的支架(圖2(b))中,孔徑分布相對(duì)均勻,主要集中在300~600μm,孔形貌規(guī)則,貫通性高;100℃和110℃制備的支架孔徑較大,分布不均勻,大量孔的孔徑超過1000μm(圖2(c,d))。本研究中發(fā)泡劑水是通過均勻分散在復(fù)合材料中的DCPD中的結(jié)晶水在一定溫度條件下釋放獲得,熟化發(fā)泡溫度對(duì)DCPD/PU復(fù)合支架的孔徑大孝分布和孔隙率大小起主導(dǎo)作用。對(duì)比觀察支架的孔隙結(jié)構(gòu)可見,隨著熟化發(fā)泡溫度的升高,支架的孔徑增大。DCPD在溫度高于75℃后會(huì)逐漸失去結(jié)晶水,在發(fā)泡過程中,均勻分散在DCPD/PU復(fù)合材料中。從材料內(nèi)部均勻釋放出水,可與PU中的異氰酸根反應(yīng)生成CO2,實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料體系的“均相”自發(fā)泡成型。從反應(yīng)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)角度出發(fā),溫度越高,反應(yīng)體系單位時(shí)間釋放的自由水越多,生成的CO2越多,進(jìn)而越易快速逸出或者合并,從而導(dǎo)致孔徑大小分布的差異(圖2)。當(dāng)在80℃熟化發(fā)泡時(shí),盡管溫度略高于DCPD釋放結(jié)晶水的溫度,但因溫度相對(duì)較低和DCPD包埋于PU基質(zhì)中等原因,釋放結(jié)晶水的速率和量都較小,相應(yīng)反應(yīng)生成CO2也較少,支架孔徑較小,貫通性差。當(dāng)采用100℃和110℃熟化發(fā)泡制

囁字Ъ躕RD圖譜中的衍射峰為固定XRD樣品所用橡皮泥(plasticine)衍射峰。由于多孔支架難以制成粉末,測(cè)試時(shí)使用橡皮泥將較平整的支架薄片固定在XRD樣品臺(tái)上,在收集XRD圖譜時(shí),出現(xiàn)了橡皮泥的干擾峰。2.3支架孔隙率與力學(xué)性能nHA-DCPD/PU-1和nHA-DCPD/PU-2支架的強(qiáng)度和模量顯著高于DCPD/PU支架(表2),如nHA-DCPD/PU-1的壓縮強(qiáng)度和模量分別約1.3和1.9倍于DCPD/PU復(fù)合支架,主要與DCPD/PU支架的孔隙率較高有關(guān)。壓縮強(qiáng)度等力學(xué)性能與多孔支架的孔隙率密切相關(guān),孔隙率越小,孔壁越厚,多孔支架的密度越大,抗壓能力也越強(qiáng)。圖390℃熟化發(fā)泡制備的磷酸鈣鹽/聚氨酯(CaP/PU)多孔支架的SEM照片(a~c)及孔徑分布圖(d~f)Fig.3SEMimages(a-c)andporesizedistribution(d-f)ofCaP/PUporousscaffoldsfabricatedat90℃(a,d)DCPD/PU;(b,e)nHA-DCPD/PU-1;(c,f)nHA-DCPD/PU-2

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]醇化改性蓖麻油基聚氨酯/n-HA復(fù)合支架材料的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能[J]. 李麗梅,左奕,杜晶晶,李吉東,孫斌,李玉寶.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(08)



本文編號(hào)：2934859