一种髋关节臼的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及人造髋关节白，具体涉及一种髋关节白的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]医用超高分子量聚乙烯(英文名称缩写=UHMffPE)是目前广泛采用的髋关节臼材料，它与金属髋关节头的摩擦系数接近人梯髋关节的摩擦系数，其配副方式最为广泛。纯超高分子量聚乙烯髋关节白一般经过热压成型或由棒材精车成型制备而成，它具有良好的生物相容性、化学稳定性、抗冲击性、耐磨性及耐腐蚀性，是较为理想的医用高分子材料。然而，在长期的应用过程中，超高分子量聚乙烯因其氧化、磨损以及磨肩积聚，易引起骨质溶解，发生无菌松动，从而加重了患者的痛苦，降低了人工关节的使用寿命。因此，人们在探寻如金属对金属、陶瓷对陶瓷的材料同时，就如何提高聚乙烯本身的耐磨性、抗氧化性做了很大的努力。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供了一种髋关节臼的制备方法，其能有效提高聚乙烯人造髋关节白的耐磨性、抗氧化性；同时，还提供了通过该方法制备得到的髋关节臼。
[0004]其技术方案是这样的，一种髋关节白的制备方法，包括以下步骤:
(1)原料混合:将96?99.9份的超高分子量聚乙烯粉末、0.01?0.5份的维生素E粉末和0.09?3.5份的单层氧化石墨烯进行混合，形成预混物；
(2)压模成型:将步骤(I)得到的所述预混物添加至髋关节白模具中，压模成型，得到髋关节白的胚体；
(3)辐照交联:对步骤(2)得到的所述髋关节白的胚体采用γ-射线进行辐照交联处理。
[0005]进一步地，所述步骤(I)的具体操作包括:
a、将0.09?3.5份的单层氧化石墨烯和0.01?0.5份的维生素E粉末加入到500份溶剂中充分搅拌分散，然后再以200?400W超声处理0.5?2小时；
b、将96?99.9份的超高分子量聚乙烯粉末加入到经过步骤a得到的溶剂中，将混合物经磁力搅拌0.5?1.5小时，再次超声剥离0.5?2小时；
C、将经过步骤b得到的混合物置于水浴中干燥，在40?80°C下保温至其完全干燥；d、将经过步骤c处理后的干燥物置于球磨机中研磨粉碎，以300?600r/min的转速粉碎2?6小时，得到预混物。
[0006]更进一步地，所述超高分子量聚乙稀粉末的粒度范围为4.3 μπι?200 μπι。
[0007]更进一步地，所述维生素E的纯度大于98%、其粒度小于100 μ m。
[0008]更进一步地，所述溶剂为水或无水乙醇或丙酮或N，N- 二甲基甲酰胺。
[0009]进一步地，所述步骤(2)具体操作包括:将步骤(I)得到的所述预混物添加至髋关节白模具中，并将模具放入到真空热压炉中加热，将加热炉抽真空至10?3Pa，常温下以1MPa的压力预压15min，然后在1Mpa的压力下加热到180°C，并在180°C下保温2h至混合粉体超高分子量聚乙烯粉料完全熔融；最后，在15MPa的压力下保压至模具冷却到室温，得到髋关节白的胚体。
[0010]进一步地，所述步骤(3)中福照交联处理的福照量为lOOkGy，剂量率为5kGyh 1O
[0011]更进一步地，所述γ -射线原材用60Co。
[0012]本发明还提供了利用上述方法制备的髋关节臼。
[0013]采用本发明后，由于上述方案选用超高分子量聚乙烯UHMffPE粉末为基础材料，并对其复合添加维生素VE和单层氧化石墨烯，层状的单层氧化石墨烯参杂在超高分子量聚乙烯的网状结构中，能够有效提高材料的力学性能，尤其是提高材料的硬度，从而提高材料的抗磨损性能；维生素VE分子结构中的氧杂萘满端可以吸取和稳定自由基，形成苯氧基自由基；苯氧基自由基会遭受位阻，使本身稳定并保留在聚合物内，阻止氧化过程。
【具体实施方式】
[0014]以下对本发明作进一步详细说明。
[0015]医用超高分子量聚乙烯UHMWPE，其为为常规的市购产品，粒度范围为4.3 μπι?200 μπι。
[0016]维生素Ε，其为常规的市购产品，纯度大于98%，对其进行研磨处理，粒度小于100 μ mD
[0017]单层氧化石墨稀(Graphene Oxide)，以下简称G0，是通过氧化还原反应制备出石墨烯的一种衍生物，它是在单层石墨烯二维结构上连接大量含氧官能团，如羧基、羰基、羟基等，具有较高的弹性模量、抗拉强度等力学性能。
[0018]本发明下述实施例所涉及的单层氧化石墨烯的制备方法如下:
在40°C温度下，向46克浓度为98%的浓硫酸溶液中加入5克细鳞片石墨和0.75克高锰酸钾，连续搅拌90min后，反应产物用去离子水洗至中性，真空干燥后，在900°C下保温50秒，得到膨胀石墨；其中浓硫酸的密度按1.84g/ml计算，对应25ml浓硫酸；S2:在冰浴环境下，向盛有42.3克浓度为98%的浓硫酸中加入0.5克硝酸钠、0.5克膨胀石墨及1.5克高锰酸钾，在35°C下搅拌30min，然后加热升温98°C，加入46克去离子水，搅拌15min，观察到混合物由黑色变为金黄色，用30ml溶度为30%的过氧化氢溶液中和剩余氧化剂，直至无气泡生成；其中浓硫酸的密度按1.84g/ml计算，对应23ml浓硫酸；S3:用5%的稀盐酸溶液和去离子水分别洗涤多次，去除上层溶液得到稳定的分散液，真空干燥后得到所述单层氧化石墨稀。
[0019]实施例1
(I)原料混合
a、将0.09份的单层氧化石墨稀和0.25份、纯度大于98%、粒度小于100 μπι的维生素E粉末加入到500份无水乙醇中充分搅拌分散，然后再以20W超声处理2小时；
b、将99.9份、粒度范围为4.3 μ m?200 μ m的超高分子量聚乙烯粉末加入到经过步骤a得到的溶剂中，将混合物经磁力搅拌I小时，再次超声剥离0.5小时；
C、将经过步骤b得到的混合物置于水浴中干燥，在60°C下保温至其完全干燥； d、将经过步骤c处理后的干燥物置于球磨机中研磨粉碎，以450r/min的转速粉碎4小时，得到预混物。
[0020](2)压模成型:
将100克的所述混合粉末添加至髋关节白模具中，并将模具放入到热炉中加热，将加热炉抽真空至10Pa，常温下以1MPa的压力预压15分钟，然后在1Mpa的压力下加热到180°C，并在180°C下保温2小