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铜/低密度聚乙烯纳米复合材料的骨架演变及辐射调控研究

作　者: 刘叶
导　师: 蔡水洲
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: Cu/LDPE复合材料电化学阻抗谱骨架 γ射线辐照性能结构
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

宫内节育器(Intrauterine Device, IUD)以其有效、安全、经济、简便、可逆等特点,成为全球使用最为广泛的避孕工具之一。在众多的IUD材料中,铜/低密度聚乙烯复合材料以其具有的多种优点而成为目前IUD研究的热点。目前关于金属/聚合物复合材料的研究中,主要集中在通过改变第二相来调控复合材料的结晶度、力学性能以及老化性能等,而通过调控基体改变复合材料各方面性能的研究比较少。本文首先通过恒电位极化加速复合材料中铜的腐蚀,然后利用电化学阻抗谱法研究复合材料中铜释放出来后剩余骨架的变化情况;同时研究了这种材料经过不同剂量的γ射线辐照处理后,在铜离子不断释放出来的过程中材料性能和微观结构的变化情况。研究发现,纳米铜/低密度聚乙烯复合材料在铜颗粒不断腐蚀成铜离子并释放出来的过程中,铜颗粒原来占据的位置没有被保留下来,而是由于分子链的重排和迁移,生成了较大的孔洞缺陷等。对于我们所研究的铜/低密度聚乙烯复合材料,聚乙烯不单起到力学支持作用,还起到对铜离子的控释作用,聚乙烯基体发生的变化对IUD使用后期铜离子的释放和安全放置都是不利的。对于经过不同剂量辐照的复合材料,其力学性能、结晶度、接触角、微观结构和自由体积等都发生了较大变化。随着辐照剂量的提高,复合材料的断裂伸长率和抗拉强度均有所下降,且抗拉强度下降明显;材料表面也从典型的疏水性变为亲水性;自由体积平均尺寸变小;SEM图也能够看到交联网络状结构存在,但是在400KGy的高辐照剂量条件下的材料并未看到交联网状结构的存在,说明在较高辐照剂量下,材料以辐照裂解为主。复合材料在硝酸溶液中浸泡加速铜的腐蚀和释放,铜在逐渐被腐蚀释放出铜离子的过程中,剩下的聚乙烯基体骨架会发生变化,尤其是未经过辐照的材料,在浸泡过程中,断裂伸长率有很明显的下降,抗拉强度也略有降低,结晶度也有较大幅度的减小,SEM显示聚乙烯基体呈现坍塌状和片层状结构,并有大量的微米尺寸的孔洞出现,很多大孔洞互相连通形成沟壑,铜离子释放速度也发生了很大变化;而经过较低剂量辐照的复合材料在浸泡过程中,断裂伸长率、抗拉强度、结晶度都有所下降,但是较未经辐照的材料变化幅度较小,微观结构也出现少量的片层状结构和一些较大尺寸的孔洞等;经过较高剂量辐照的复合材料在浸泡过程中,微观结构仅有少量的微孔出现,断裂伸长率和抗拉强度没有减小反而升高,结晶度基本没有变化,铜离子释放性能比较稳定。

铜/低密度聚乙烯纳米复合材料的骨架演变及辐射调控研究

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