表面改性纳米硫酸钡原位可控合成及其在骨水泥中的应用

发布时间：2017-04-17 05:05

  本文关键词：表面改性纳米硫酸钡原位可控合成及其在骨水泥中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：骨水泥在骨科植入与固定方面起着重要的作用。基于丙烯酸树脂的骨水泥在临床上得到了非常广泛的应用，是最重要的一种骨水泥。其中，显影剂是骨水泥不可或缺的组成部分，用作于显示、跟踪人工关节周边组织生长情况。但是，显影剂的引入会对骨水泥造成一系列不良影响，降低骨水泥的力学性能，，缩短植入物使用寿命。因此，研究一种新型骨水泥显影剂材料，在保持显影效果的同时尽可能降低显影剂对骨水泥的不良影响，具有重要的研究价值和实际意义。本论文提出采用新型双官能团分子作为表面修饰剂、调控纳米硫酸钡形貌和表面性质；结合过硫酸钾热分解原位生成硫酸根离子过程，实现纳米硫酸钡的原位可控合成。为开发具有优良显影性能、力学性能和生物相容性的新型骨水泥材料奠定良好的科学基础。本论文主要包括以下三个方面： （1）采用“一锅法”将过硫酸钾热分解原位生成硫酸根离子的过程和双官能团表面修饰剂调控硫酸钡纳米粒子成核生长的过程进行耦合，协同调控硫酸钡纳米粒子形貌和表面性质。研究发现，通过逐渐增加修饰剂2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(MSAH)的用量，硫酸钡纳米粒子大小均匀，尺寸先逐渐减小，然后逐渐增加；在此基础上，对硫酸钡纳米粒子的生长过程以及形貌调控机理进行了研究。 （2）通过引进过硫酸钾预分解过程将硫酸根离子原位生成过程和双官能团表面修饰剂调控硫酸钡纳米粒子成核生长过程去耦合（两步法），研究过硫酸钾预分解时间、修饰剂种类和浓度对表面改性纳米硫酸钡的形貌和表面性质的综合调控作用和机理。研究发现，通过调控过硫酸钾预分解时间，以及修饰剂的种类和用量，可以将纳米硫酸钡尺寸降低到10nm 50nm。 （3）采用表面改性纳米硫酸钡作为显影剂制备骨水泥，研究硫酸钡纳米粒子用量、形貌和表面性质对骨水泥力学性能、显影性能和细胞相容性的影响。在骨水泥中添加“一锅法”制得的纳米硫酸钡提高了骨水泥力学性能。用“两步法”纳米硫酸钡为显影剂合成骨水泥，添加不同类型和不同含量的表面改性纳米硫酸钡。研究发现骨水泥的弯曲模量和压缩强度得到了提高，显影性能也有比较好的改善；骨水泥细胞相容性没有明显下降甚至在某种程度上有所提高。
【关键词】：丙烯酸树脂骨水泥 纳米硫酸钡显影剂 原位合成 双官能团表面修饰剂
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08;TQ132.35
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 引言11-22
• 1.1 骨水泥的种类12-14
• 1.1.1 丙烯酸树脂骨水泥12-13
• 1.1.2 磷酸钙骨水泥13
• 1.1.3 玻璃基生物活性骨水泥13-14
• 1.2 丙烯酸树脂骨水泥的发展历史、优缺点与研究现状14-16
• 1.2.1 丙烯酸树脂骨水泥的发展历史14-15
• 1.2.2 丙烯酸树脂骨水泥的优缺点15-16
• 1.3 显影剂的简介与研究现状16-18
• 1.3.1 显影剂的简介16
• 1.3.2 显影剂对骨水泥性能的影响16-17
• 1.3.3 骨水泥显影剂的研究现状17-18
• 1.4 纳米硫酸钡（显影剂）简介与合成方法18-20
• 1.4.1 纳米硫酸钡（显影剂）简介18-19
• 1.4.2 纳米硫酸钡的合成方法19-20
• 1.4.3 纳米硫酸钡的局限性20
• 1.5 选题目的与意义及主要内容20-22
• 1.5.1 选题目的与意义20-21
• 1.5.2 课题的主要内容21-22
• 2 表面改性纳米硫酸钡的“一锅法“原位可控合成及其表征22-34
• 2.1 表面改性纳米硫酸钡的“一锅法“原位可控合成22-24
• 2.1.1 实验原料22-23
• 2.1.2 实验仪器23
• 2.1.3 实验步骤23-24
• 2.2 “一锅法“表面改性纳米硫酸钡表征24
• 2.2.1 “一锅法“纳米硫酸钡形貌表征24
• 2.2.2 “一锅法“纳米硫酸钡生长过程表征24
• 2.2.3 “一锅法“纳米硫酸钡物相及表面性质表征24
• 2.3 结果与讨论24-33
• 2.3.1 “一锅法“制备表面改性纳米硫酸钡的实验过程及原理分析24-25
• 2.3.2 “一锅法”纳米硫酸钡的形貌及其粒径分析25-28
• 2.3.3 “一锅法”纳米硫酸钡形成过程分析28-30
• 2.3.4 “一锅法”纳米硫酸钡的物相及表面性质分析30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 表面改性纳米硫酸钡“两步法”原位可控合成及其表征34-51
• 3.1 表面改性纳米硫酸钡“两步法”原位可控合成34-36
• 3.1.1 主要实验原料及仪器34-35
• 3.1.2 实验步骤35-36
• 3.2 “两步法”表面改性纳米硫酸钡的表征36
• 3.2.1 “两步法”表面改性纳米硫酸钡形貌的表征36
• 3.2.2 “两步法”表面改性纳米硫酸钡物相和表面性质的表征36
• 3.3 结果与讨论36-50
• 3.3.1 “两步法“制备表面改性纳米硫酸钡的实验过程及原理分析36-37
• 3.3.2 “两步法”表面改性纳米硫酸钡的形貌分析37-47
• 3.3.3 “两步法”表面改性纳米硫酸钡的物相和表面性质分析47-49
• 3.3.4 “两步法”表面改性纳米硫酸钡表面修饰剂含量分析49-50
• 3.4 本章小结50-51
• 4 含表面改性纳米硫酸钡的骨水泥制备及其性能研究51-69
• 4.1 含“一锅法”表面改性纳米硫酸钡的骨水泥制备51-55
• 4.1.1 实验原料及仪器52-53
• 4.1.2 实验步骤53-55
• 4.2 含“一锅法”表面改性纳米硫酸钡的骨水泥力学性能研究55-56
• 4.3 结果与讨论56-58
• 4.4 含“两步法”表面改性纳米硫酸钡的骨水泥的制备58-59
• 4.4.1 实验原料及仪器58-59
• 4.4.2 实验步骤59
• 4.5 含“两步法”表面改性纳米硫酸钡的骨水泥性能研究59-61
• 4.5.1 骨水泥力学性能的研究59-60
• 4.5.2 骨水泥显影性的研究60
• 4.5.3 骨水泥生物相容性的研究60-61
• 4.6 结果与讨论61-67
• 4.6.1 骨水泥力学性能分析61-64
• 4.6.2 骨水泥显影性能分析64-65
• 4.6.3 骨水泥细胞相容性分析65-67
• 4.7 本章小结67-69
• 5 总结69-72
• 参考文献72-73
• 在学研究成果73-74
• 致谢74

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本文编号：312462