Development of Clinical Cement of Nanoapatite and Polyamide Composite

A new type of inorganicorganic biomimetic bone cement consisting of nanohydroxyapatite and polyamide 66 composite was investigated. This cement can be handled as paste and easily shaped into any contour. Nanoapatite and polyamide composite cement has a reasonable setting time, excellent washout resistance, high mechanical strength and bioactivity, and it is easily handled and shaped, which can be developed as a clinical cement. It can be predicted that nanoapatite/polymer composite cement would be a new trend of biomedical material, showing a promising prospect.     

仿生增强制备聚乳酸基骨组织工程复合材料

依据仿生原理制备了纳米羟基磷灰石聚乳酸(nHA-PLA)复合的骨框架材料.此复合材料中的主要成分是纳米羟基磷灰石,纳米相的羟基磷灰石就是天然骨中主要的无机相.在保持高孔隙率(90%)的同时,复合材料的抗压性能达到2.07 MPa,高于单纯的聚乳酸框架材料(为0.89 MPa).分离成骨细胞并在三维框架材料上培养,用扫描电镜进行观察,复合材料具有很好的细胞贴附性能.仿生制备的三维纳米羟基磷灰石聚乳酸复合骨框架材料,无论从结构还是性能上,都是骨组织工程中的优选材料之一.     

A study on in vitro and in vivo bioactivity of nano hydroxyapatite/polymer biocomposite

When bioactive materials are implanted in vivo, a bone-like apatite layer can be found on their surfaces, which is critical to the establishment of bone-bonding between materials and living tissues. In this study, bone-like apatite formation in vitro and in vivo on surface of nano apatite/polyamide (n-HA/PA66) composite was investigated, and the interface between the implanted composite and surrounding bone tissue of rabbit were also examined. The results revealed that in both simulated body fluids (SBF) and dorsal muscles of rabbit, bone-like apatite could form on the biocomposite surface. When the samples were implanted in cortical bone, they combined directly with the natural bone without fibrous tissue in-between. The results showed that the n-HA/PA66 biocomposite had excellent bioactivity, which might be a good candidate for bone defect replacement.     

苯丙乳液与纳米SiO2复合改性超细水泥胶浆的力学性能

结合混凝土桥梁底板裂缝注浆材料应满足流动度好、变形能力强及凝结时间短等技术要求,通过苯丙乳液和纳米SiO₂对超细硅酸盐水泥和超细硫铝酸盐水泥胶浆进行复合改性,系统研究了苯丙乳液掺量对超细水泥胶浆的施工性能和力学性能的影响规律,最终确定了其合理配比。试验结果表明：尽管苯丙乳液对超细水泥胶浆的抗压强度具有一定不利影响,但能显著改善超细水泥胶浆的施工性能,提高其抗折强度、拉伸变形能力和折压比,从而提升超细水泥胶浆的韧性。经苯丙乳液和纳米SiO₂复合改性的超细水泥胶浆可望在混凝土桥梁底板裂缝的修补工程中得以推广应用。     

氢氧化钾-硅酸钠溶液对碱矿渣水泥水化行为的影响

固定水灰比为0.35,研究了氢氧化钾-水玻璃复合碱组分作用下碱矿渣水泥的凝结时间和抗压强度的变化规律。通过水化放热实验研究了4%碱当量不同模数的复合碱组分作用下碱矿渣水泥的水化动力学过程。结果表明：以氢氧化钾-水玻璃复合作为碱组分的碱矿渣水泥,低水玻璃模数条件下,溶液中氢氧根离子浓度高,矿渣溶解速度快,水化放热增长迅速,凝结时间短,强度高;高模数条件下,溶液粘度高,氢氧根离子浓度低,凝结时间长,强度较低;对比而言,溶液模数为1.5时,碱矿渣水泥的综合性能最佳。     

纳米MgO对高强水泥基材料力学与收缩性能的影响

橡胶砂浆的强度会随着橡胶掺量的增大而降低,限制了其工程应用。为增大橡胶掺量,补偿橡胶掺量过大带来的强度损失,以纳米SiO_2作为橡胶砂浆强度提升的外加剂,以橡胶替代率为40%和60%等体积替代砂子,共设计了6种配合比。研究了一定量的纳米SiO_2对两种大掺量的橡胶砂浆强度的提升以及收缩性、密度及孔隙的影响。结果表明:纳米SiO_2对大掺量砂浆抗压、抗折强度均有显著的提升;且提升效果优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2可增强橡胶砂浆的刚度;并且使其韧性仍优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2能够减少大掺量橡胶砂浆的孔隙率和吸水率。并且使橡胶砂浆的密度增加;橡胶掺量对砂浆的收缩量影响不明显;而加入纳米SiO_2会使橡胶砂浆的收缩量增大。掺入纳米SiO_2能够减少橡胶砂浆的质量损失;并且橡胶掺量越大作用越明显。     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

三乙醇胺与硫酸钠复合对粉煤灰-水泥体系性能与结构的影响

探讨三乙醇胺与硫酸钠复合对粉煤灰-水泥体系的抗压强度、凝结时间等性能与结构的影响.结果表明:将适量的硫酸钠与三乙醇胺复合掺入可以不同程度地提高粉煤灰-水泥早期与后期的抗压强度、缩短凝结时间,其水化产物中C-S-H凝胶与钙矾石晶体含量较多;粉煤灰-水泥早期与后期的抗压强度随着粉磨时间的增加均有所增加但增幅下降,其凝结时间随着粉磨时间的增加有所缩短;复合掺入后早期与后期的抗压强度均高于单掺,而其凝结时间短于单掺;当复合掺入量为三乙醇胺0.03%、硫酸钠2%、粉磨时间为15min时,粉煤灰-水泥早期与后期的抗压强度均为最高.     

水泥珊瑚砂砂浆抗压强度与微观结构

珊瑚砂是一种以生物骨骼、贝壳碎片和珊瑚碎片等有机物为主的特殊砂土,采用珊瑚砂和河砂制备水泥砂浆的性质有较大差别,针对这一问题,取南海某岛礁的珊瑚砂制备水泥砂浆,考虑不同砂灰比和不同养护龄期等因素进行压缩试验,并对其中部分试样进行电镜扫描。试验结果表明:水泥珊瑚砂砂浆的抗压强度随着砂灰比的增大而非线性减小;砂灰比低的珊瑚砂水泥砂浆抗压强度随着龄期增长的幅度较大;养护初期,水泥珊瑚砂浆的抗压强度相对较高,但随着养护时间的增长,其抗压强度低于河沙制成的水泥砂浆的抗压强度;珊瑚砂砂浆中的锯齿楔形结构可提高承压作用,但其中的孔洞和其易碎特征阻碍水泥石结构形成完整联络体,进而降低了珊瑚砂砂浆的抗压强度。     

利塞膦酸盐对磷硅酸钙理化及生物性能的影响

将利塞膦酸盐(0.5%和1.0%)与含有磷硅酸钙的骨水泥粉末混合后进行水化反应,测定骨水泥固化时间及抗压强度,并分析其载药前后的微观结构变化.通过细胞毒性与基因表达水平检测分析了骨水泥的生物性能.结果表明:在0.5%药物水平下,骨水泥促进成骨细胞增殖与分化效果最佳.药物可延缓骨水泥固化,但骨水泥的气孔率会随之降低且晶体结构会更加紧密.载有利塞膦酸的磷硅酸钙骨水泥具有与松质骨相似的力学强度及良好的生物相容性,作为骨组织修复材料具有很好的应用价值.     

无碱液态速凝剂的改性和速凝机理

以无碱液态速凝剂(NSA)为基础,通过对其组成进行优化,从而改善其性能.实验结果表明,改性后,当NSA速凝剂掺量为5%时可使PⅡ52.5硅酸盐水泥的初凝时间缩短至1.5 min,终凝时间缩短至4.1 min,1 d抗压强度达到15.9 MPa,比空白试样提高31.4%,28 d抗压强度保留率为92%.使用XRD、SEM、TG-DSC等测试手段对水化试样进行分析,结果表明,改性NSA速凝剂是通过促进形成钙矾石晶体而达到速凝效果的.     

复合明胶的透磷灰石骨水泥性质研究

采用生物相容性良好的可降解明胶材料与β-磷酸三钙(-βTCP)、磷酸二氢钙(MCPM)进行复合,制备出明胶/透磷灰石(DCPD)复合型骨水泥材料.扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),XRD法对骨水泥微观结构进行表征,研究了明胶/DCPD骨水泥固化时间、抗压强度的影响.结果表明:不同质量分数的明胶对骨水泥固化时间的影响不大;明胶显著提高了DCPD骨水泥的机械特性,复合7.5wt%明胶的骨水泥有较好的调和性,而且抗压强度较大;水泥成型后未养护比养护后的抗压强度大.     

硫酸钙富血小板血浆活性人工骨的制备及其理化性能研究

探讨了硫酸钙/富血小板血浆人工骨的制备及其理化性能。以100g/α-半水硫酸钙和富血小板血浆24mL(标准稠度)制备复合人工骨。经扫描电镜观察、X线晶体衍射分析、生物力学测试及体外降解实验,研究复合人工骨的组成结构、力学性能及降解特点。硫酸钙/富血小板血浆人工骨以5～10μm柱状晶体为主要骨架,其间布满直径约1μm的小片状或短柱状结晶,分布均匀,晶体间结合紧密。复合人工骨的抗压强度为38.5MPa。100%体外降解时间为41d。结果表明,硫酸钙/富血小板血浆人工骨可用作骨移植替代材料。     

Interface and Surface Properties of Nano—hydroxyapatite／Poly（1,4—Phenylene—Sulfide）—Poly（2,4—Phenylene Sulfide Acid）Copolymer Composite

The interface and surface properties of nano-hydroxyapatite(n-HA)and poly(1,4-phenylene suIfide)-poly(2,4-phenylene sulfide acid)(PPS-PPSA) copolymer composite were investigated.The results show that there are some strong interface combinations of calcium ion(Ca^2 ),carboxyl(-COO^-)and phosphate radicle ion(PO4^3-)between copolymer and n-HA in the composite.The presence of the 2,4-phenylene sulfide acid in copolymer can increase the affinity to nHA,which causes the formation of chemical bindings between the PPS-PPSA copolymer and nHA.XRD analysis and IR surface analysis indicate that n-HA is not encapsulated by copolymer but exposed on the surface of the composite,and has same structure and properties with the original n-HA.The presence of the interface chemical bindings between the PPS-PPSA copolymer and n-HA can increase the content of n-HA in composite but does not cause the decrease of the composite mechanical strength.     

复合矿粉水泥土的无侧限抗压强度试验

将工业中生产的废渣制作成的复合矿粉掺加至水泥土中,既增强其性能,同时也可达到利废环保的目的。通过室内无侧限抗压强度试验,运用正交试验方法研究了影响复合矿粉水泥土抗压强度的主要因素及其影响规律。通过极差和方差分析可知,水泥掺量对复合矿粉水泥土的无侧限抗压强度的影响最大,其次是龄期,复合矿粉的影响最小。复合矿粉水泥土的早期强度提高主要是由于水泥的水化,而由矿粉和粉煤灰组成的复合矿粉具有微集料效应和火山灰效应,从而可改善水泥土的强度。     

胶乳对油井水泥浆作用机理的实验研究

利用实验方法系统研究了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明 ,胶乳加量增大时 ,油井水泥浆的失水量迅速变小 ,稠化时间延长 ,初始稠度减小 ,游离水得到有效的控制 ,水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明 ,聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况 ,调节其稠化性能 ,改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置 ,实验证明所提出的测定方法是可行的。     

氯化钠溶液对水泥砂浆的腐蚀行为

为研究氯化钠溶液对水泥砂浆的腐蚀,以浸泡在不同浓度氯化钠溶液中的水泥砂浆试块为研究对象,进行了电阻率和无侧限抗压强度试验。结果表明:不同龄期、不同氯化钠浓度下试块的电阻率均随电流频率的增大而明显降低,建议采用50 k Hz~1 MHz的电流测试频率范围为宜;试块电阻率和无侧限抗压强度随龄期的不断增加均呈现不同速率的增长;试块的电阻率均随氯化钠浓度的增加先保持稳定后呈减小趋势,无侧限抗压强度呈现相同的变化规律;随电阻率的增长水泥砂浆的无侧限抗压强度线性增大。     

锂土改性水泥-水玻璃浆液的试验

锂基膨润土（简称锂土）具有吸水能力强、吸附能力好、悬浮性能高等优点,有望弥补水泥-水玻璃（cement-sodium silicate,CS）浆液易离析、凝胶时间调节精度有限等缺陷。为查明锂土对CS浆液性能的影响,以质量比为0%,5%,10%,15%,20%,25%和30%的锂土替代CS浆液中的水泥,考察了锂土对CS浆液的表观黏度、析水率、凝胶时间、早期抗压强度和水化产物的影响,得到了最优配合比。试验结果表明,锂土增加了浆液的表观黏度,有效降低了CS浆液的析水率,提高了浆液稳定性;在锂土掺量为10%以内时,可以缩短浆液的凝胶时间,而在锂土掺加20%左右时,可以提高浆液的早期强度。可见锂土能有效弥补CS浆液的缺陷。X射线衍射结果表明,锂土未改变CS浆液的水化产物类型。     

不同粉磨工艺水泥的颗粒、矿物组成分布及性能

研究了采用不同粉磨工艺制备的水泥的颗粒分布及矿物组成分布对水泥与混凝土物理性能的影响．研究结果表明：水泥颗粒分布与粉磨设备条件及工艺参数密切相关,选用高效选粉机,增大循环负荷及控制适当的比表面积,可获得较窄的颗粒分布;由于C3S易磨性较好,易富集于水泥细颗粒中,通过提高水泥颗粒的集中程度及适当增大比表面积,可有效地把熟料中的C3S富集于30μm以下的水泥颗粒中;当水泥熟料质量、混合材质量、水泥比表面积控制水平较接近,水泥颗粒分布集中(主要集中在5～30μm范围)时,水泥的标准稠度需水量较大,凝结时间较长,1d强度较低,但3d,28d抗压强度较高,在混凝土中则表现为新拌混凝土泌水较严重,1d抗压强度偏低,3d．28d抗压强度增幅较大．     

粉煤灰复合低密度水泥浆体系研究

为满足低压易漏失井对低密度水泥浆提出的要求,研制出一套密度范围在1.40 g/cm3-1.55 g/cm3的粉煤灰复合低密度水泥浆体系.当降失水剂加量为11%,缓凝剂加量为0.05%,激发剂加量为1%,该水泥浆体系抗压强度大于18 MPa,滤失量小于50 mL,初始稠度低,稠化时间可调,综合性能良好.