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复合材料制备及其性能研究

更新时间: 2024-12-25 17:18:03  查看次数: 47    
PU的异氰酸酯基(–NCO)和氨酯基(–NHCOO–)有很强的极性,化学活性很高。它能和牙体组织以及材料表面的钙离子(Ca²⁺)、钠离子(Na⁺)还有吸附水等形成稳定的化学结合,产生氢键,增强分子内聚力,这样充填质量就更稳固了。而且它有良好的粘结性,符合根管治疗的最终目标,也就是要实现致密的三维充填,彻底清除污染物,避免再次感染。这为降低根尖周病变的发生率、促进根尖周病愈合创造了有利的生物学环境(吴婷等,2012;张佳慧等,2016)。
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所以,本章实验选用HA、ZrO₂和PU作为原料,通过高温熔融挤出的方式制备HA/ZrO₂/PU复合材料。具体操作是先把聚氨酯、纳米羟基磷灰石、改性纳米氧化锆放在恒温干燥箱里,60°C下干燥6小时。然后把纳米羟基磷灰石和改性纳米氧化锆放入温度60°C的高速搅拌混料机中,以1500转每分钟的速度搅拌30分钟,让它们混合均匀。接着把混合粉末和聚氨酯按一定比例加入到混料机中,以1800转每分钟的速度混合20分钟,得到均匀的混合物。最后把混合物加到双螺杆挤出机(先预热、洗机)里,高温熔融混合挤出、拉丝、切粒。双螺杆温度设置为:一区165°C、二区170°C、三区175°C、四区170°C、五区168°C、机头区170°C、熔体温度165°C,双螺杆转速为10转每分钟,切粒速度为8.0转每分钟。当挤出机模头区开始有熔体挤出时,手动牵引熔融物料,沿着水槽径向进行人工拉丝。打开辅助设备造粒机,调节切粒速度,让它配合熔体挤出速度(切粒速度一般比喂料转速略低),均匀切粒,得到小圆柱形材料,放在60°C烘箱烘干备用,这样就得到了HA/ZZrO₂/PU复合材料母粒。之后呢,先用液氮把复合材料自然脆断,通过双面导电胶把断面粘在装样台上,喷金后用扫描电子显微镜观察断面形貌,对HA/ZrO₂/PU复合材料表面进行界面形貌和微观结构分析。
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复合材料的力学性能测试是按照GB/T1040.2 - 2006,使用万能试验机(中国UTM4204)进行的。ASTM D638标准的拉伸试验,以5毫米每分钟的速度对样品进行拉伸,标准距离是50毫米,厚度是5毫米。根据GB/T 9341 - 2008,以5毫米每分钟的弯曲速度进行弯曲测试来表征复合材料的弯曲性能(样品的跨度、宽度和厚度分别为80、10和4毫米)。每种材料取三个样本进行测试,得到统计学上显著的结果。力学性能试验所有定量结果都以平均值±标准偏差表示。随着HA/ZrO₂/PU复合材料中ZrO₂含量增加,复合材料的不透性强度逐渐增强,显影效果越来越好,其中c、d的显影效果较好,已经达到了可以用于医疗的显影。材料的显影效果与材料密度有关,材料密度越大,显影效果越好,就像牙齿、骨骼密度很大。所以,氧化锆的X射线阻射性能很好,通常用于口腔领域、胸透等医学显影。复合材料里氧化锆和羟基磷灰石结合,形成了更致密的微观结构,使得复合材料整体的X射线阻射性能大大提高。