摘要
聚醚醚酮(PEEK)具备优良力学性能与生物相容性,但其低表面自由能与化学惰性限制了与树脂的稳定、耐久粘接。本研究通过浓硫酸磺化与多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)共价接枝对PEEK进行表面改性,并联合丙酮预处理,以提升PEEK–树脂界面的剪切粘接强度(SBS)与耐久性。
采用浓硫酸(98wt%)对PEEK进行磺化,通过紫外光诱导POSS化学接枝,从而在界面引入可聚合基团。改性样品经丙酮预处理并涂布粘接剂后,在固定于PEEK表面的丙烯酸树脂模具中充填树脂并进行光固化。随后对样品进行以下表征与测试:表面形貌(SEM、AFM)、润湿性(粘接剂接触角)、化学成分(FTIR、XPS)以及液氮脆断后的断面形貌(SEM);测试初始SBS及10,000次冷热循环(5~55°C,±0.5°C)后SBS,并评估失效模式与界面韧性;同时评定基材的三点弯曲强度、弹性模量和人牙龈成纤维细胞相容性(活/死染色、CCK-8检测)。
SEM结果表明磺化形成均匀的多孔网络(图1),FTIR显示POSS接枝引入C=C键的特征吸收峰(约1640cm⁻¹,图2),可与粘接剂反应;断面SEM(图3A-B)及量化结果(图3C)显示:丙酮预处理使粘接剂渗透深度增加46.8%,并减少界面空隙。SBS测试(图3D)显示相较未处理PEEK(3.58±0.83MPa),复合处理PEEK的SBS值(23.74±1.33MPa)显著提升,且在冷热循环后保持稳定。PEEK基体的三点弯曲强度、弹性模量及细胞学评估结果表明,表面改性处理未对材料性能产生不利影响。
本研究提出一项简便的PEEK表面改性策略,通过整合微机械固位、化学键合以及丙酮预处理,显著提升了PEEK-树脂界面的粘接强度与韧性,为PEEK修复体的临床应用提供可操作路径与理论依据。鉴于临床应用场景,其远期生物安全性与口腔复杂环境下的稳定性仍有待进一步系统评估。
