,每次30min,清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體浸沒離子 注入技術(shù),將鋅離子注入碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基體,其具體的工藝參數(shù)見表1所示,所獲得 樣品編號Zn-180。
[0040] 表1鋅離子注入?yún)?shù):
[0041] 實施例2 10_X 10_X Imm的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮經(jīng)拋光處理后,依次用丙酮和去離子水超聲 清洗干凈,每次30min,清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體浸沒離子注 入技術(shù),將鋅/氧二元離子注入碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基體,其具體的工藝參數(shù)見表2所示, 所獲得樣品編號Ζη-0。
[0042] 表2鋅/氧二元離子注入?yún)?shù):
[0043] 圖1是經(jīng)實施例1和實施例2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮與未改性碳 纖維增強(qiáng)聚醚醚酮表面的掃描電鏡形貌,圖中:CFRPEEK為未改性碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮, Zn-180為經(jīng)實施例1改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮,Zn-O為經(jīng)實施例2改性處理得 到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮。由圖1可見:經(jīng)實施例1改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮 表面具有明顯的納米多孔結(jié)構(gòu),納米孔的直徑約為IOOnm左右,且分布比較均勻;經(jīng)實施例 2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮表面具有明顯的納米顆粒和納米鋸齒共存的多級納 米結(jié)構(gòu),鋸齒結(jié)構(gòu)尺寸約為300nm左右,納米顆粒尺寸IOnm左右,兩種結(jié)構(gòu)在材料表面分布 都較為均勻。圖2是未改性、經(jīng)實施例1和實施例2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮 表面的XPS全譜譜圖、以及經(jīng)實施例1和實施例2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮表 面鋅元素的XPS高分辨譜圖,由圖2可知:使用鋅等離子體浸沒離子注入法可以將鋅元素引 入至聚醚醚酮表面,表面鋅元素以單質(zhì)鋅和氧化鋅形式共存;使用鋅/氧二元等離子體浸 沒離子注入法可以亦可將鋅元素引入至聚醚醚酮表面,表面鋅元素以氧化鋅形式存在。
[0044] 實施例3 10_X 10_X Imm的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮經(jīng)過拋光處理后,依次用丙酮和去離子水超 聲清洗干凈,每次30min,清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體浸沒離子 注入技術(shù),將鋅離子注入碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基體,其具體的工藝參數(shù)見表3所示。
[0045] 表3鋅離子注入?yún)?shù):
[0046] 改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮表面具有明顯的納米顆粒結(jié)構(gòu),使用鋅等離 子體浸沒離子注入法可以將鋅元素引入至聚醚醚酮表面,表面鋅元素以單質(zhì)鋅和氧化鋅形 式共存。
[0047] 實施例4 IOmmX IOmmX Imm的純聚醚醚酮經(jīng)過拋光處理后,依次用丙酮和去離子水超 聲清洗干凈,每次30min,清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體 浸沒離子注入技術(shù),將鋅離子注入純聚醚醚酮基體,其具體的工藝參數(shù)見表4所 /Jn 〇
[0048] 表4鋅離子注入?yún)?shù):
[0049] 改性處理得到的純聚醚醚酮表面具有明顯的納米顆粒,使用鋅等離子體浸沒離子 注入法可以將鋅元素引入至聚醚醚酮表面,表面鋅元素以單質(zhì)鋅和氧化鋅形式共存。
[0050] 實施例5 10_X 10_X Imm的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮經(jīng)過拋光處理后,依次用丙酮和去離子水超 聲清洗干凈,每次30min,清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體浸沒離子 注入技術(shù),將鋅/氧二元離子注入碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基體,其具體的工藝參數(shù)見表5所 /Jn 〇
[0051] 表5鋅/氧二元離子注入?yún)?shù):
[0052] 實施例6 10_X 10_X Imm的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮經(jīng)過拋光處理后,依次用丙酮和去離子水超 聲清洗干凈,每次30min,清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體浸沒離子 注入技術(shù),將鋅/氧二元離子注入碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮基體,其具體的工藝參數(shù)見表6所 /Jn 〇
[0053] 表6鋅/氧二元離子注入?yún)?shù):
[0054] 實施例7 米用靜態(tài)水接觸角測試儀(Automatic Contact Angle Meter Model SL200B, Solon information technology Co. , Ltd, China)測試材料表面潤濕性,通過注射器將2 μ L超純 水垂直懸滴到樣品表面,使用機(jī)器自帶成像系統(tǒng)拍攝液滴照片并分析接觸角大小。在樣品 上取3個測量數(shù)據(jù)求平均值。
[0055] 圖3顯示改性前后碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料的表面水接觸角。圖中:CFRPEEK為 未改性碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮,Ζη-180為經(jīng)實施例1改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮, Zn-O為經(jīng)實施例2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮。從圖中可以看出,CFRPEEK樣品 表面接觸角約為68°,Ζη-180樣品表面接觸角約為120°,而Zn-O樣品表面接觸角達(dá)到 145°,接近超疏水狀態(tài)。顯示鋅離子注入或者鋅/氧二元離子注入在材料表面同時引入鋅 元素和結(jié)構(gòu)后,材料表面逐漸由親水轉(zhuǎn)為疏水,并且微米/納米復(fù)合結(jié)構(gòu)可賦予材料高疏 水狀態(tài)。
[0056] 實施例8 采用zeta電位測試儀(Anton Parr, Austria)對改性前后碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料 的表面zeta電位進(jìn)行表征。具體方法如下:使用0.0 lM鹽酸(HCl)和0.0 lM氫氧化鈉 (NaOH)調(diào)節(jié)氯化鉀(KCl)溶液pH值,測試時,KCl溶液在壓力下沿著樣品表面流動,根據(jù) Helmholtz-Smoluchowski公式,計算離子在擴(kuò)散層中的相對運動以獲得zeta電位值:
公式中ζ代表zeta電位,dU/dP表示流動電位/壓力的斜率,η,ε和1(分別代 表電解液粘度,真空介電常數(shù),電介質(zhì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率。Zeta電位(ζ)由儀器自動算 出。通過取4個測量數(shù)據(jù)求得zeta電位的平均值。
[0057] 圖4顯示改性前后碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料樣品的表面zeta電位隨pH變化曲 線。圖中:CFRPEEK為未改性碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮,Zn-180為經(jīng)實施例1改性處理得到的碳 纖維增強(qiáng)聚醚醚酮,Zn-O為經(jīng)實施例2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮。從圖中可以 看出,ρΗ=7· 4時,CFRPEEK,Zn-180和Zn-O樣品的表面zeta電位值分別約為-69mV,-62mV 和-40mV,顯示鋅離子注入或者鋅/氧二元離子注入后,樣品表面zeta電位在pH=7. 4時呈 現(xiàn)上升趨勢。
[0058] 實施例9 采用三羥甲基氨基甲烷(Tris)和鹽酸(HCl)溶液配制Tris-HCl緩沖溶液,在36. 5°C 下調(diào)節(jié)pH值為7. 4。將經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的樣品浸泡于5mL上述緩沖溶液中,每隔7 天取出溶液并更換新的緩沖溶液,浸泡7、14、21和28天后,采用電感耦合等離子體發(fā)射光 譜儀(ICP-OES,Vista AX,Varian,USA)測試溶液中的鋅離子濃度。
[0059] 圖5顯示經(jīng)實施例1和實施例2改性處理所得碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料表面鋅元 素的釋放量。圖中:Zn-180為經(jīng)實施例1改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮,Zn-O為經(jīng) 實施例2改性處理得到的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮。從圖中可以看出,Zn-O表面鋅釋放量高于 Zn-180。
[0060] 實施例10 選用金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S. aureus,ATCC25923)和大腸桿菌 (Escherichia coli,E. coli,ATCC25922),采用抗菌實驗評估經(jīng)上述實施例1和實施例2改 性所得碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料的抗菌性。具體步驟如下:1)將使用75%乙醇滅菌的樣品 置于培養(yǎng)板中,吸取60 μ L密度為107cfu/mL的菌液接種于樣品表面,保持濕度大于90%,置 于36. 5°C厭氧恒溫箱中培養(yǎng)24h ;2)用4. 5ml生理鹽水將試樣表面菌液洗下,并稀釋至一 定濃度。取稀釋后的菌液100 μ L接種于營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)皿(TSB瓊脂板用于培養(yǎng)S. aureus, LB瓊脂板用于培養(yǎng)E. coli) ;3)涂板后再置于36. 5°C厭氧恒溫箱培養(yǎng)18h~24h,記錄存 活菌落數(shù),按照以下公式計算抗菌率:
式中:A為Zn-180或者Zn-O表面的菌落數(shù),B為CFRPEEK表面的菌落數(shù)。
[0061] 圖6和圖7分別是金黃色葡萄球