一种PEEK复合材料人工关节的制备方法与流程

文档序号:17538271发布日期:2019-04-29 14:14阅读:581来源:国知局

本发明涉及一种peek复合材料人工关节的制备方法,属于医用材料技术领域。



背景技术:

人工关节是为了治疗骨折和关节畸形、关节强直和各种破坏性骨关节等疾病,借助人工材料制成的可植入性假体,用以代替损伤或发生病变的关节。人工关节置换术是治疗晚期骨性关节炎、消除关节疼痛并改善功能的有效方法,其与骨折内固定手术一同被誉为20世纪骨科领域伟大的突破,它使这些有病的关节矫正和恢复正常功能,帮助一些关节受到严重破坏的类风湿关节炎及骨性关节炎患者提高了生命质量。

医学实践表明,人工关节材料性能及其生物摩擦学特性对于关节使用质量及临床寿命起着决定性作用。因此,研究人员在这方面开展了大量工作。研究认为,人工关节作为一种植入器官,用以替代损伤或病变的关节并恢复功能,一般应满足以下几点要求:(1)生物相容性好。(2)生物力学相容性好。(3)生物结合性能好。(4)植入的材料还应具有摩擦系数低、耐摩擦、耐磨损和耐腐蚀性好的特点,磨损颗粒的形成率低,使用过程中几乎不会产生磨损碎屑。(5)疲劳性能好。此外,人工关节材料还应便于临床操作,易于合成制造,有良好的可加工性能,以便能够进行大量生产、质量控制与检测,价格低廉,易于推广和应用。目前,用来制造人工关节的材料主要是复合材料,为了解决人工关节与骨组织间弹性模量不匹配的问题,人们采用复合材料来制造人工关节。复合材料具有弹性模量更接近天然骨,力学性能和生物相容性更理想的特点,天然骨本身就是一种由胶原纤维被ha矿化的复合材料,但是现有的复合材料在复杂的生理条件和受力状态下仍会发生磨损和纤维断裂,甚至有断裂的可能,磨损产生的颗粒也可引发局部组织的炎症反应。因此复合材料作为人工关节仍需进行深入研究。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题:针对现有复合人工关节材料在复杂的生理条件和受力状态下仍会发生磨损和纤维断裂,甚至有断裂的可能,磨损产生的颗粒也可引发局部组织的炎症反应的问题,提供了一种peek复合材料人工关节的制备方法。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:

(1)peek粉末的热处理

将100克粒度为150微米的peek粉末与5克粒度为10微米的铜粉、1克抗氧剂136和0.1克白炭黑混合均匀后放置在箱式电阻炉里,在280~310℃的条件下热处理3~5小时,自然冷却后,利用球磨机进行球磨20~25分钟;

(2)cf的预处理

将未处理的cf置于100~130℃的真空干燥箱中干燥20~24小时,冷却,备用;

(3)peek/cf复合粉末的制备

将预处理过的cf加入到经过热处理的peek粉末中,置于球磨机中球磨10~15分钟,制得混合均匀的peek/cf复合粉末;

(4)peek复合人工关节的制备

利用热压机将混合均匀的peek/cf复合粉末制成人工关节假体。具体模压加工工艺为:升温到200℃时将复合粉末放入热压机中预热,加热到250℃时加压至6mpa,至280℃时放压预热1~2分钟,再加压至8mpa,加热至310℃再放压预热1~2分钟,再加压至10mpa,继续升温,加工温度维持在360℃,压强为10mpa,保温时间为10~12分钟。

本发明的有益效果是:

采用本发明技术方案制造的人工关节具有良好的生物相容性和耐磨性等优点。

具体实施方式

实例1。

按重量份数计,分别称量100份粒度为150微米的peek粉末、5份粒度为10微米的铜粉、1份抗氧剂136和0.1份白炭黑,混合均匀后放置在箱式电阻炉里,在280~310℃的条件下热处理3~5小时,自然冷却后,利用球磨机进行球磨20~25分钟,制得甲组份;

将未处理的cf置于100~130℃的真空干燥箱中干燥20~24小时,冷却,制得乙组份;

按重量份数计,分别称量100份甲组份和30份乙组份,混合均匀后置于球磨机中球磨10~15分钟,制得丙组份;

热压机升温到200℃时将丙组份放入热压机膝关节模具中预热,加热到250℃时加压至6mpa,加热至280℃时放压预热2分钟,再加压至8mpa,加热至310℃再放压预热2分钟,再加压至10mpa,继续升温,加工温度维持在360℃,压强为10mpa,保温时间为12分钟;开模,取出膝关节假体。

经测定,膝关节假体的拉伸强度约为115mpa,冲击强度约为45kj/m2,可见,本发明制备的人工关节具有优异的力学性能。



技术特征:

技术总结
本发明涉及一种PEEK复合材料人工关节的制备方法,属于医用材料技术领域。针对现有复合人工关节材料在复杂的生理条件和受力状态下仍会发生磨损和纤维断裂,甚至有断裂的可能,磨损产生的颗粒也可引发局部组织的炎症反应的问题,提供了一种PEEK复合材料人工关节的制备方法。采用本发明技术方案制造的人工关节具有良好的生物相容性和耐磨性等优点。

技术研发人员:不公告发明人
受保护的技术使用者:永康市仁合五金制品有限公司
技术研发日:2019.02.18
技术公布日:2019.04.26
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