羟基磷灰石的表面改性对羟基磷灰石/聚醚醚酮复合材料力学和摩擦性能的影响

采用共沉淀法制备纳米羟基磷灰石（HA）,并用硅烷偶联剂KH560对其进行表面改性;然后,以聚醚醚酮（PEEK）为基体,通过热压成型工艺制备原始HA/PEEK与改性HA/PEEK复合材料。考察两种HA的引入对复合材料结构、力学性能和摩擦性能的影响。利用XRD、FTIR、FESEM、拉伸测试、DMA和摩擦测试对两种HA/PEEK复合材料的结构和性能进行了表征。结果表明：HA表面引入了硅烷偶联剂KH560;改性前后HA的晶型结构没有明显改变;两种HA对PEEK基体的结晶结构也没有产生影响;改性HA在PEEK基体中分散均匀;与纯PEEK相比,10wt%改性HA/PEEK复合材料的储能模量增加了55.56%,玻璃化温度增加了3.6℃,磨痕深度降低了31.1%,有效改善了复合材料的热力学性能和摩擦性能;改性HA/PEEK拉伸强度为68.33 MPa,能够满足人骨的强度要求。     

纳米羟基磷灰石粉体及其与PEEK复合材料的制备

以CaCl2和H3PO4为先驱体,在150℃、pH为9~10的条件下,水热4h制得了纳米羟基磷灰石(HA)粉体。采用X-射线衍射、红外光谱仪、透射电子显微镜等手段对样品进行了表征。研究表明,粉体颗粒c轴方向尺寸为60~100nm,a轴方向尺寸为20~30nm,与人骨中的HA尺寸较为接近。采用注射成型法,将纳米羟基磷灰石(HA)与聚醚醚酮(PEEK)复合,制备出PEEK-HA生物复合材料,并采用拉伸试验和硬度测量检测了材料的力学性能。结果表明,适量纳米羟基磷灰石的加入以及热处理可以改善复合材料的力学性能。     

纳米羟基磷灰石的预处理及在聚醚醚酮中的分散性

对纳米羟基磷灰石(n-HA)浆料进行了分析和纯化处理,研究了纯化处理后的n-HA在聚醚醚酮(PEEK)中的分散性,进而采用溶液共混法制备了一系列n-HA/PEEK复合材料。结果表明,n-HA原料(浆料)中含有的Ca、Na元素以及碳酸根可通过洗涤除去。XRD、FT-IR以及SEM等分析表明,添加硅烷偶联剂,以聚乙二醇作为分散剂,并采用超声振荡的方法能使n-HA均匀分散在聚醚醚酮(PEEK)中,其中的硅烷偶联剂与n-HA形成了新的键。     

短纤维填充PEEK复合材料的非等温结晶动力学研究

采用傅里叶红外光谱研究聚醚醚酮(PEEK)及其复合材料的化学结构,通过差示扫描量热法研究它们的非等温结晶过程,并采用Jeziorny方程进行非等温结晶动力学分析,获得相关非等温动力学参数.结果 表明,PEEK与短纤维复合过程中没有发生化学变化,随着升温速率的增加,PEEK及其复合材料的动力学结晶速率常数(Zt)和非等温...     

纳米羟基磷灰石/聚乙丙交酯复合材料等温结晶动力学

采用溶液共混法将不同含量纳米羟基磷灰石(n-HA)充填于聚乙丙交酯(PLGA)制得n-HA/PLGA纳米复合材料,用差示扫描量热法(DSC)研究了该复合材料的等温结晶行为并采用Avrami方程处理等温结晶过程,计算结晶动力学参数.结果表明,该n-HA伊LGA复合材料体系结晶速度快慢的温度大部分符合110℃＞100℃＞1...     

酸性介质中不同聚醚醚酮纳微复合材料的耐蚀与耐磨性能

分别研究了不同质量分数的纳米SiC填充碳纤维/聚醚醚酮(CF/PEEK)和钛酸钾晶须/聚醚醚酮(PTW/PEEK)复合材料在pH=1的硫酸溶液中的耐蚀性能和摩擦学性能。采用电化学工作站评价复合材料的耐蚀性能,使用差热分析仪与扫描电镜分析了复合材料的玻璃化转变温度与磨损面的形貌,并讨论了复合材料的防腐和耐磨机理。结果表明,在腐蚀性介质中质量分数2.5%纳米SiC增强复合材料的耐蚀性最佳,此时纳米SiC增强PTW/PEEK复合材料的耐蚀性能优于纳米SiC增强CF/PEEK复合材料。在酸性环境下,2.5%纳米SiC增强复合材料的摩擦学性能最佳,在滑动摩擦过程中,PTW不但起到了承载的作用,而且暴露的PTW可以填充到对偶面的划痕之中,减小了纤维对复合材料的刮擦以及磨粒磨损程度,所以相同含量纳米SiC增强PTW/PEEK复合材料优于CF/PEEK的摩擦学性能,其耐磨性是CF/PEEK复合材料的5倍。     

纳米金刚石/PP复合材料的非等温结晶行为

采用熔融共混的方法制备了纳米金刚石/聚丙烯(PP)复合材料,并研究了纳米金刚石在非等温条件下对PP非等温结晶动力学和结晶形态的影响。用Jeziorny法和Mo法对非等温结晶动力学分析发现,添加适量的纳米金刚石,提高了PP的结晶峰值温度Tp,加快了结晶速率。当纳米金刚石添加量为1%时,复合材料的Avrami速率常数(Zt)最大,结晶速率[F(T)]和半结晶时间(t1/2)最小。偏光显微镜观察结晶形态发现,纳米金刚石/PP复合材料的晶粒尺寸减小,结晶完善程度有所下降。复合材料的结晶活化能随着纳米金刚石含量的增加呈现先减少后增加,当纳米金刚石含量为3%时,复合材料的结晶活化能达到最低值21.08kJ/mol。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生复合材料的非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同比例的纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite, n HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)仿生复合材料的非等温结晶行为。结果表明:(1)纳米羟基磷灰石的加入,起到了异相成核剂的作用,提高了PA66 的结晶速率,且结晶速率随纳米羟基磷灰石的含量的增加而增加,纯PA66的结晶度则随着纳米羟基磷灰石的增加而降低。(2)PA66 和复合材料的结晶峰都随降温速率的增加从高温向低温方向移动,且结晶峰变宽。(3)以Mo法进行非等温结晶数据处理,得到的F(T) 随结晶度的增加而增加,a值却几乎不随结晶度变化,表明降温速率越快,单位结晶时间达到的结晶度越高,但各降温速率下的结晶方式基本相同。     

纳米金刚石与聚醚醚酮填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦学性能

采用模压-烧结方法制备了纳米金刚石(ND)与聚醚醚酮(PEEK)填充改性的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,并研究了复合材料的摩擦磨损性能及其微观结构。结果表明,随着PEEK含量增加到20%(质量分数),复合材料的耐磨性显著提高;而较低填充量的ND可以在降低复合材料摩擦系数的情况下提高其耐磨性能。1.0%ND/20%(质量分数)PEEK/PTFE复合材料的减摩耐磨性能优良,与纯PTFE相比,该复合材料的摩擦系数下降约20%,耐磨性能提高120倍,原子力显微分析表明该复合材料中ND分布均匀。     

纳米羟基磷灰石／丝素蛋白生物复合材料的制备和表征

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠原位合成纳米羟基磷灰石(HA),在反应过程中丝蛋白(SF)诱导HA晶体生长,仿生合成HA/SF复合材料,用TEM、IR、TGA、XRD和SEM进行表征。结果表明,HA为CO23-部分替代型,粒径为10 nm~40 nm之间的弱结晶类骨晶体,在形貌和结晶度等方面与人体骨磷灰石相似。HA/SF复合材料中丝蛋白的含量约为25%,HA和SF两相存在强烈化学键合作用。SEM观察结果表明,HA微粒被SF完全包裹,两者之间没有明显相分离。