【摘要】：鎂合金由于其良好的力學(xué)相容性、生物相容性及完全可降解性而被認為是最有潛力的生物可降解金屬植入體材料,但由于鎂的標準電極電位低,在人體復(fù)雜的體液環(huán)境中,極易發(fā)生腐蝕且釋放氫氣,并會在組織周圍產(chǎn)生氫氣氣泡進而形成囊泡,阻礙傷口的愈合過程,這一缺點制約了鎂合金的臨床應(yīng)用。本文為解決鎂合金在體內(nèi)腐蝕速率過快的問題,選擇硅烷偶聯(lián)劑這一結(jié)構(gòu)特殊的綠色無污染的有機化合物對鎂合金進行表面處理,降低鎂合金腐蝕速率。通過試驗選擇耐蝕性能較好的硅烷偶聯(lián)劑,并研究基體不同粗糙度、摻雜羥基磷灰石(HA)和超聲分散HA摻雜對膜層結(jié)構(gòu)和耐蝕性能的影響。通過溶膠-凝膠法對鎂合金表面進行硅烷化處理,即將鎂合金基體浸泡在充分水解的硅烷溶液或改性硅烷溶液中一定時間后,固化形成硅烷膜。通過掃描電鏡、FT-IR、EDS等測試手段對試樣進行形貌觀察和成分分析;通過拉伸試驗測試試樣的結(jié)合強度;通過電化學(xué)工作站分析膜層腐蝕特性;最后通過模擬體液浸泡模擬試樣體外腐蝕的過程。從預(yù)試驗中得到所選硅烷(BTSE,BTSPS和GPTMS)最佳水解pH值在6.5-7.0之間,水解醇水比為85:15,固化時間和溫度分別為60min和100℃。鎂合金硅烷化處理后,試樣腐蝕電流減小2個數(shù)量級,腐蝕電壓提高0.2V,所選硅烷偶聯(lián)劑中GPTMS的綜合防護性能較好,其次是BTSPS和BTSE�；w表面粗糙度對硅烷膜層的生長有一定影響,但影響效果有限。在基體表面粗糙時,逐漸降低表面粗糙度可有效促進膜層生長;當(dāng)表面光滑時,繼續(xù)降低表面粗糙度對膜層生長并無明顯影響。摻雜HA的復(fù)合膜層,整體腐蝕防護性能降低,且HA添加量對耐蝕性有一定影響,當(dāng)添加量為3g/L時,腐蝕防護性相對較好。通過超聲處理HA,使顆粒分散,粒徑減小,與硅烷膜層結(jié)合性良好,可有效改善膜層腐蝕防護性能。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG174.4;R318.08
【圖文】：

且處理時間較短，控制簡便；在硅烷處理過程中不會產(chǎn)生沉渣，槽液可重復(fù)使用。逡逑由于硅烷化表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，己被廣泛應(yīng)用于汽車、文物保護、醫(yī)療等領(lǐng)域。逡逑有機硅烷分子通式為Ｘ－Ｒ－Ｓｉ（ＯＲ’）３邋（如圖１－２）邋１５１］。其中，逡逑Ｘ－－不可水解的有機部分，可與另一種化學(xué)物質(zhì)（如氨基、環(huán)氧基、乙烯基、甲逡逑基丙烯酸酯、硫等）發(fā)生反應(yīng)，也可能不發(fā)生反應(yīng)（如烷基）。逡逑ＯＲ’－－可水解基團，如烷氧基（甲氧基、乙氧基、異丙基等）或乙氧基，可與填逡逑充材料或聚合物中各種形式的羥基發(fā)生反應(yīng)，并釋放醇（甲醇、乙醇、丙醇等）或逡逑酸（乙酸），這些基團可以與無機或有機基底相連接。逡逑Ｒ－－間隔碳鏈，可以是芳香烴基或者是烷基鏈，一般為丙基。逡逑Ｓｕｂｓ］！邐Ｍａｔｒｉｘ逡逑Ｍｉｎｅｒａｌｓ逡逑Ｒｕｂｂｅｒ逡逑Ｔｈｅｒｍ邋ｏｐ邋ｌａｓ邋ｔｉｃｓ逡逑Ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｓ逡逑圖１－２有機硅烷分子通式［５Ｉ］逡逑Ｆｉｇｕｒｅｌ－２邋Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｆｏｒｍｕｌａ邋ｏｆ邋ｏｒｇａｎｏｓｉｌａｎｅ邋ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ［５１ｌ逡逑１．３．２硅烷化機理及影響因素逡逑（１）硅烷化機理逡逑目前，由于硅烷偶聯(lián)劑的種類較多，還沒有一種公認的理論可以完美解釋金逡逑屬表面硅烷化的所有反應(yīng)。不過

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑理論可以合理解釋清楚其中變化［５２］。有機硅烷的應(yīng)用需要硅烷分子進行水解反逡逑應(yīng)和縮合反應(yīng)，其原理如圖１－３所示１５１］。逡逑Ｉｌ＞ｄｍｌ＞＾ｉｓ邐ＲＳｉ（ＯＣＨｊ），邐？邐？邐？逡逑ＨＯ邋ｉ邋ＣＨＯＨ邐Ｈ0ｍ0Ｈ逡逑？邐ｌｌｘｄｒｏ＾ｎ邐０邐，０逡逑（邋６ｎｄｒｎ％？ｔｉｏｎ邐ＲＳｉ（ＯＨ）邋３邐Ｂ0，，ｄｌｎｓ邐Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邋Ｈ逡逑｜邐邐邐邋Ｈ＾Ｏ邐９邐９邐９邋Ｓｕｂｓｌｎｉｌｔｆ逡逑Ｒ邋Ｒ邋Ｒ邐Ａ叫逡逑Ｉｌｏｍｌ邋ｈｏ４－０－Ｓ．－０－Ｓ．－０Ｈ逡逑000邐Ｆｏｒｍａｔｋｉｎ邐又人人逡逑000邐ｖｉｉｈｓｔｒａｌ＾逡逑Ｈ邋Ｈ邋Ｈ邐１邐１逡逑圖１－３硅烷水解、縮合與基體表面結(jié)合機理ｌ５１】逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ，邋ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ邋ａｎｄ逡逑ｂｏｎｄｉｎｇ邋ｏｆ邋ｏｒｇａｎｏｓｉｌａｎｅｓ邋ｔｏ邋ａｎ邋ｉｎｏｒｇａｎｉｃ邋ｓｕｒｆａｃｅ間逡逑首先，硅烷偶聯(lián)劑中的ＯＲ’基團發(fā)生水解并生成Ｓｉ－ＯＨ基團，逡逑－Ｓ１－ＯＲ＋Ｈ２Ｏ—－Ｓｉ－ＯＨ＋ＲＯＨ邐（１－５）逡逑然后，生成的硅醇與熱堿處理后的金屬基體發(fā)生吸附反應(yīng)，形成Ｓｉ－０－Ｍｅ鍵，逡逑－Ｓｉ－ＯＨ＋ＭｅＯＨ—Ｍｅ－０－Ｓｉ－＋Ｈ２０邐（１－６）逡逑最后，多余的Ｓｉ－ＯＨ相互之間進行交聯(lián)形成一層三維空間結(jié)構(gòu)的硅烷膜，逡逑－Ｓｉ－ＯＨ＋ＨＯ－Ｓｉ—＾－Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ－邋＋Ｈ２０邐（１－７）逡逑在金屬基體表面形成一層硅烷膜層之后

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1 袁志鵬;馮立明;;金屬表面硅烷化處理研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];山東化工;2014年09期

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本文編號：2728457