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锌表面促骨生成镁离子-有机分子介导金属-有机/无机杂化涂层

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锌表面促骨生成镁离子-有机分子介导金属-有机/无机杂化涂层

作者：王鹏西南交通大学

学位级别：硕士

相较于镁和铁基可降解金属,可降解锌基金属因具有适中腐蚀降解速率,在骨植入体领域具有潜在应用。然而,锌基体腐蚀降解伴随着Zn过量释放造成局部细胞毒性、缺乏保证力学性能与生物安全的腐蚀降解行为,以及促进骨生成和生物功能的不足,... 详细信息

相较于镁和铁基可降解金属,可降解锌基金属因具有适中腐蚀降解速率,在骨植入体领域具有潜在应用。然而,锌基体腐蚀降解伴随着Zn过量释放造成局部细胞毒性、缺乏保证力学性能与生物安全的腐蚀降解行为,以及促进骨生成和生物功能的不足,限制了其在临床治疗中的应用。基于此,本论文通过化学配位驱动的原理,在锌金属表面利用交替沉积的方法,构建了镁离子-胶原蛋白(Collagen,Col)/阿魏酸(Ferulic acid,FA)/羟基乙叉二磷酸(1-hydroxyethane 1,1-diphosphonic acid,HEDP)介导金属-有机/无机杂化涂层,以改善锌金属的腐蚀降解行为、促骨生成能力与生物功能性。扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观察涂层形貌均一致密。傅里叶红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)和X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy)证实Col、FA、HEDP分子和Mg成功引入,揭示有机分子与Mg之间的配位反应。接触角结果证明,杂化涂层亲水性和表面能状态相较于未改性样品显著提高。涂层结合力测试表明,相较于纯胶原蛋白涂层组,杂化涂层与锌基底间结合力显著提升。电化学结果表明,相较于未改性纯锌样品,杂化涂层改性样品自腐蚀电流密度明显降低,耐腐蚀性能明显提高。长期浸泡结果表明,改性后样品组与未改性纯锌和胶原蛋白涂层样品相比,表面产生腐蚀产物更均匀,局部腐蚀减少,Zn释放浓度降低。体外活性钙磷盐沉积结果表明,杂化涂层提升了锌金属体外矿化能力。成骨和内皮细胞体外直接培养结果表明,涂层改善了锌金属成骨和内皮细胞相容性。体外成骨细胞分化和细胞外基质矿化结果表明,杂化涂层提高了碱性磷酸酶(ALP)活性和细胞外基质矿化能力。体外巨噬细胞直接培养与炎症因子结果表明,相较于纯锌和胶原蛋白涂层样品,杂化涂层样品表面巨噬细胞黏附和聚集降低,促炎因子TNF-α、IL-6表达下降,抑炎因子IL-10表达上升。体外细菌直接培养结果表明,杂化涂层抑制了革兰氏阴性金黄葡萄球菌(***)和革兰氏阳性大肠杆菌(***)在样品表面的黏附和增殖,对其具有明显抗菌特性。综上所述,本论文构建的镁离子-有机分子介导金属-有机/无机杂化涂层改善了锌基金属的腐蚀降解行为和促骨生成能力,并潜在抗炎和抗菌的生物学功能,为可降解锌金属表面改性领域提供新的改性策略,在锌基植入体用于临床治疗骨缺损疾病中具有借鉴意义。

关键词：促骨生成抗炎抗菌杂化涂层胶原蛋白阿魏酸羟基乙叉二磷酸可降解金属锌

溶胶-凝胶法制备TiO_2-有机硅杂化涂层材料

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无机材料学报 2010年第1期25卷 37-40页

作者：王芳罗仲宽青双桂邱琦施勇深圳大学化学与化工学院深圳518060

以钛酸丁酯(TBT)、二苯基二甲氧基硅烷(DPS)以及γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTS)为原料,采用溶胶-凝胶法,经涂膜、固化,制备了一系列TiO2-有机硅涂层材料.通过不同方法对杂化涂层的微结构、光学、热学和机械性质进行了表征.结... 详细信息

以钛酸丁酯(TBT)、二苯基二甲氧基硅烷(DPS)以及γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTS)为原料,采用溶胶-凝胶法,经涂膜、固化,制备了一系列TiO2-有机硅涂层材料.通过不同方法对杂化涂层的微结构、光学、热学和机械性质进行了表征.结果表明,在可见光范围内,所得杂化涂层材料的透过率在90%以上,且随着Ti含量的增加而减小.当Ti含量在10mol%～70mol%范围内,涂层折射率在1.54～1.64范围内可调.

关键词：溶胶-凝胶二氧化钛杂化涂层

SiO_2/含氟硅聚丙烯酸酯超疏水杂化涂层的制备及性能

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华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第10期42卷 20-24,30页

作者：肖新颜时银龙刘建峰华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

采用溶胶-凝胶法,在含氟硅聚丙烯酸酯(FSiPA)乳液中以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂合成疏水性二氧化硅(SiO_2)纳米粒子,将所制SiO_2/FSiPA杂化乳液喷涂在玻璃表面得到超疏水涂层.考察了FSiPA乳液用量和MTE... 详细信息

采用溶胶-凝胶法,在含氟硅聚丙烯酸酯(FSiPA)乳液中以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、甲基三乙氧基硅烷(MTES)为改性剂合成疏水性二氧化硅(SiO_2)纳米粒子,将所制SiO_2/FSiPA杂化乳液喷涂在玻璃表面得到超疏水涂层.考察了FSiPA乳液用量和MTES/TEOS物质的量比(M/T)对涂层表面性能的影响,分析了M/T值对涂层微观形貌的影响;讨论了杂化涂层的形成机理,比较了具有相同倾角的超疏水涂层与普通疏水涂层表面的自清洁特性.结果表明,当FSiPA乳液用量为15%及M/T为5时,涂层表面具有很好的成膜性和自清洁特性,疏水性SiO_2纳米粒子能够在涂层表面建立起微纳米粗糙结构,涂层与水的静态接触角(WCA)为154.0°.

关键词：溶胶-凝胶法二氧化硅纳米粒子杂化涂层超疏水静态接触角

光固化聚氨酯丙烯酸酯/SiO_2杂化涂层的制备及性能

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高分子材料科学与工程 2016年第3期32卷 92-95,101页

作者：韦军安庆莲路璐盐城工学院材料工程学院江苏盐城224051 常州大学材料科学与工程学院江苏常州213164

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)分别与不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)反应制备聚氨酯预聚体,再以预聚体对纳米SiO2进行表面接枝改性,将改性纳米SiO2分散到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中,光固化制备了PUA/SiO2纳米杂化... 详细信息

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)分别与不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)反应制备聚氨酯预聚体,再以预聚体对纳米SiO2进行表面接枝改性,将改性纳米SiO2分散到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中,光固化制备了PUA/SiO2纳米杂化涂层。场发射扫描电子显微镜和差示扫描量热法研究表明,与未改性的纳米SiO2相比,以聚氨酯分子链改性的纳米SiO2可显著提高与PUA树脂相容性及杂化涂层的热稳定性能。以摆杆阻尼试验仪及漆膜冲击器研究了杂化涂层的力学性能,研究表明通过调整预聚体的分子链结构可在提高杂化涂层硬度的同时,不损失涂层的冲击性能。

关键词：纳米SiO2 聚氨酯丙烯酸酯光固化杂化涂层

聚醚胺固化环氧有机硅杂化涂层的制备及防腐蚀性能研究

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功能材料 2014年第21期45卷 21080-21084页

作者：尧华孙小英杭建忠金鹿江孙东博施利毅上海大学材料科学与工程学院上海200072 上海大学纳米科学与技术研究中心上海200444

使用3种不同结构的聚醚胺(Jeffamine D230,D400,T403)分别固化环氧有机硅杂化树脂制备出有机-无机杂化涂层,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)固化的杂化涂层在机械性能、附着力和防腐蚀性能上进行了比较。研究结果表明,与APTES相比,聚... 详细信息

使用3种不同结构的聚醚胺(Jeffamine D230,D400,T403)分别固化环氧有机硅杂化树脂制备出有机-无机杂化涂层,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)固化的杂化涂层在机械性能、附着力和防腐蚀性能上进行了比较。研究结果表明,与APTES相比,聚醚胺可以提高杂化涂层的耐冲击高度1倍以上;聚醚胺D230和T403没有降低杂化涂层的硬度,而D400降低了杂化涂层的硬度;聚醚胺可以明显提高杂化涂层的初始附着力,同时大幅改善了涂层在老化过程中的"湿附着力"。采用盐雾实验和交流阻抗测试研究了杂化涂层的耐腐蚀性能,结果表明聚醚胺固化剂明显改善了APTES固化杂化涂层的易开裂性,并提高了杂化涂层的耐腐蚀性能。

关键词：杂化涂层聚醚胺附着防腐蚀交流阻抗

氨丙基倍半硅氧烷/有机硅杂化涂层抗原子氧侵蚀

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复合材料学报 2010年第4期27卷 106-110页

作者：赵伟李卫平刘慧丛朱立群北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

为了提高航天器用有机硅涂层的抗原子氧侵蚀性能,用氨丙基倍半硅氧烷交联固化环氧有机硅树脂,在聚酰亚胺基材上制备出杂化涂层,并对杂化涂层进行了地面原子氧暴露试验,分析了试验前后杂化涂层表面形貌、化学成分和化学结构的变化。结果... 详细信息

为了提高航天器用有机硅涂层的抗原子氧侵蚀性能,用氨丙基倍半硅氧烷交联固化环氧有机硅树脂,在聚酰亚胺基材上制备出杂化涂层,并对杂化涂层进行了地面原子氧暴露试验,分析了试验前后杂化涂层表面形貌、化学成分和化学结构的变化。结果表明,氨丙基倍半硅氧烷阻止了有机硅涂层中微裂纹的产生,避免了"淘蚀"现象,材料质量损失明显下降。在原子氧暴露过程中,APOSS分子中的O和Si从低的结合能态慢慢向高的结合能态(氧化态)转变,在表面生成了SiO_2保护层,阻止了原子氧对底层材料的进一步侵蚀。

关键词：原子氧氨丙基倍半硅氧烷(APOSS) 杂化涂层侵蚀 SiO2

溶胶-凝胶法超疏水含氟硅聚氨酯丙烯酸酯/SiO_2杂化涂层的制备

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高分子材料科学与工程 2014年第6期30卷 130-135页

作者：刘建峰肖新颜华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,在含氟硅聚氨酯丙烯酸酯(FSiPUA)复合乳液中采用溶胶-凝胶法制备了超疏水杂化涂层。考察了MTES/TEOS的摩尔比和FSiPUA复合乳液用量等对涂层表面粗糙度、疏水性、成膜性等表面性能... 详细信息

以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,在含氟硅聚氨酯丙烯酸酯(FSiPUA)复合乳液中采用溶胶-凝胶法制备了超疏水杂化涂层。考察了MTES/TEOS的摩尔比和FSiPUA复合乳液用量等对涂层表面粗糙度、疏水性、成膜性等表面性能的影响。通过扫描电镜和接触角仪表征了涂层的微观结构及疏水性,利用马尔文粒度分析仪和傅里叶红外光谱仪分析了二氧化硅(SiO2)的平均粒径和化学结构。结果表明,随着MTES/TEOS摩尔比增加,杂化涂层的表面粗糙度逐渐下降,疏水性先增大后减小;随着FSiPUA复合乳液用量增加,涂层的成膜性逐渐变好;当(TEOS+MTES)∶C2H5OH∶NH3·H2O∶AMP-95的摩尔比为1∶6.67∶1.83∶0.24,MTES/TEOS摩尔比值为5,FSiPUA复合乳液用量为20%时,涂层具有超疏水特性,其水接触角(WCA)和滚动角(SA)分别为161.5°和2.8°,涂层表面对水滴具有优异的不粘附性。

关键词：溶胶凝胶法超疏水杂化涂层水接触角

高折射含钛有机硅杂化涂层材料的制备及性能研究

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功能材料 2015年第22期46卷 22010-22014页

作者：赖雅文杭建忠孙小英金鹿江施利毅孙东博上海大学纳米科学与技术研究中心上海200444

采用钛酸四正丁酯（TBOT）、二苯基二甲氧基硅烷（DPS）为原料,分别与两种不同烷基链长度的硅烷（正己基三甲氧基硅烷（C6TMS）和十二烷基三甲氧基硅烷（C12TMS））通过水解缩聚反应,制备了两种含钛有机硅杂化溶胶BTS 和CTS. 实验研究了... 详细信息

采用钛酸四正丁酯（TBOT）、二苯基二甲氧基硅烷（DPS）为原料,分别与两种不同烷基链长度的硅烷（正己基三甲氧基硅烷（C6TMS）和十二烷基三甲氧基硅烷（C12TMS））通过水解缩聚反应,制备了两种含钛有机硅杂化溶胶BTS 和CTS. 实验研究了TBOT含量和烷基链长度对涂层热稳定性、耐热老化、折射率、透过率等性能的影响.结果表明,所有涂层在可见光区的透过率均在98%以上;通过调节Ti含量,BTS与CTS 系列涂层的折射率分别在1.5584-1.6137和1.5721-1.6515内连续可调.热重分析与耐热老化测试结果显示,杂化涂层的热稳定性和耐黄变性能与烷基基团碳链长度成正比,与Ti含量成反比.文章还对引起杂化涂层黄变的机理进行了初步探讨.

关键词：高折射长链烷基硅烷黄变杂化涂层

硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯杂化涂层抗腐蚀性能的影响

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腐蚀科学与防护技术 2011年第1期23卷 49-52页

作者：李恒李澄王加余张驰陈赛珊南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

利用电化学测试和扫描电镜(SEM)研究了硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯(TEOS)杂化涂层的改性.结果表明:添加硅烷偶联剂能够明显提高TEOS杂化涂层的耐腐蚀性和降低涂层开裂倾向;经180℃热处理制备的KH550改性涂层性能最佳,在3.5%NaCl溶液中... 详细信息

利用电化学测试和扫描电镜(SEM)研究了硅烷偶联剂KH550对正硅酸乙酯(TEOS)杂化涂层的改性.结果表明:添加硅烷偶联剂能够明显提高TEOS杂化涂层的耐腐蚀性和降低涂层开裂倾向;经180℃热处理制备的KH550改性涂层性能最佳,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度约为2.701×10^(-9)A/cm^2,较铝合金基体的4.208×10^(-5)A/cm^2低4个数量级,从而对铝合金基体具有良好的防护效果.

关键词：硅烷偶联剂溶胶-凝胶耐腐蚀性杂化涂层