專利名稱：伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植入體器件用材料，適合于人工關(guān)節(jié)承載材料和人工椎間盤假體等承載材料，特別是一種伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其制法。

背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗沖擊性能和摩擦磨損性能，作為關(guān)節(jié)摩擦承載材料已有40多年的歷史，是目前仍然普遍采用人工關(guān)節(jié)材料，但其磨損產(chǎn)生的磨屑是導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)無(wú)菌松動(dòng)和晚期失效的主要因素。輻照可提高UHMWPE交聯(lián)度、硬度和耐磨性。測(cè)試顯示γ-射線輻照交聯(lián)可以使UHMWPE在髖關(guān)節(jié)模擬器上的耐磨性提高90％以上(SM Kurtz，OK Muratoglu，M Evans，AA Edidin.Advances in the processing，sterilization，and crosslinking of ultra-highmolecular weightpolyethylene for total joint arthroplasty.Biomaterials 1999；201659-1688.)，但γ-射線輻照難以提高UHMWPE在膝關(guān)節(jié)模擬器上的耐磨性(A.Wang，A.Essner，V.K.Polineni，C.Stark and J.H.Dumbleton，Tribology International 1998，31，(1-3)17-33)；而且γ-射線輻照會(huì)引起氧化降解，劑量一般不高(玄丞杰，岡正典，人工關(guān)節(jié)用超高分子量聚乙烯形成物及其制造方法，中國(guó)發(fā)明專利，公開(kāi)號(hào)CN1135762A)。電子束輻照能增強(qiáng)UHMWPE的耐磨性，但電子束輻照使UHMWPE表面產(chǎn)生較深的氧化層，去除較厚的氧化層后才可使用，而且電子束輻照屬視線加工，臼杯的曲面部分得不到輻照(O.K.Muratoglua，D.O.O’Connora，C R Bragdon，Gradient crosslinking of UHMWPE usingirradiation in molten statefor total joint arthroplasty.Biomaterials，2002，23717-724)；Brian C.Anderson等用粒徑為45-53μm的Al-Cu-Fe準(zhǔn)晶粉末對(duì)UHMWPE進(jìn)行填充改性，制備的30vol％Al-Cu-Fe/UHMWPE復(fù)合材料的磨損體積比純UHMWPE的下降35％，而且Al-Cu-Fe/UHMWPE復(fù)合材料的細(xì)胞毒性反應(yīng)與UHMWPE一致。論文認(rèn)為是一種有潛力的人工關(guān)節(jié)髖臼罩的材料。但該摩擦試驗(yàn)是在干摩擦進(jìn)行，并且Al-Cu-Fe準(zhǔn)晶粉末填充后增加了摩擦偶件440鋼球的磨損量(Brian C.Anderson，PaulD.Bloom，et al.Al-Cu-Fe quasicrystal/ultra-high molecular weight polyethylene compositesas biomaterials for acetabular cup prosthetics.Biomaterials，2002(23)1761-1768)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)伽馬射線輻照納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料，提高交聯(lián)度，獲得高耐磨長(zhǎng)壽命人工關(guān)節(jié)摩擦承載材料。
本發(fā)明另一目的是獲得該材料的制備方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，首先以納米顆粒為導(dǎo)入的交聯(lián)點(diǎn)，使其均勻分散填充在UHMWPE粉末中，熱壓后形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料；再對(duì)納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行γ-射線輻照處理。
一種實(shí)現(xiàn)上述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，包括以下步驟 (1)對(duì)超高分子量聚乙烯粉末進(jìn)行細(xì)分篩選； (2)用含偶聯(lián)劑的乙醇溶液對(duì)納米顆粒進(jìn)行修飾； (3)將填充粒子與超高分子量聚乙烯粉末充分混合； (4)對(duì)混合后的粉末進(jìn)行分散； (5)將混合粉末加入模具中，熱壓成型制備出塊體復(fù)合材料； (6)用γ-射線對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理； (7)用真空加熱爐對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行真空熱處理，即得到納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明采用兩步改性技術(shù)，先在UHMWPE填充少量納米顆粒為導(dǎo)入交聯(lián)點(diǎn)，成網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，再通過(guò)γ-射線對(duì)納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行輻照處理，進(jìn)一步提高交聯(lián)程度，增加耐磨性。與填充微米顆粒的聚合物復(fù)合材料相比，納米顆粒的填充量低(小于10wt％)。膝關(guān)節(jié)磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明輻照后納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料的磨損率下降至未輻照納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料的1/2左右，不到未輻照UHMWPE磨損率的1/3。(2)與純UHMWPE相比，填充納米顆粒有抑制γ-射線輻照導(dǎo)致UHMWPE氧化降解的作用。(3)與全陶瓷和全金屬關(guān)節(jié)相比，本發(fā)明的復(fù)合材料保持了UHMWPE的減震和緩沖功能。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。



附圖是伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料制法的流程圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，基于人工關(guān)節(jié)摩擦承載材料——UHMWPE在復(fù)雜多向運(yùn)動(dòng)、沖擊載荷作用下主要為疲勞磨損的機(jī)制。采用兩步改性，首先以納米顆粒為導(dǎo)入的交聯(lián)點(diǎn)，使其均勻分散填充在UHMWPE粉末中，熱壓后形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料；再對(duì)納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行γ-射線輻照處理，進(jìn)一步提高其交聯(lián)度，增加其抗疲勞裂紋擴(kuò)展的能力，增強(qiáng)復(fù)合材料的耐磨性，減少磨粒和不良的生物學(xué)反應(yīng)，抑制無(wú)菌松動(dòng)，延長(zhǎng)人工關(guān)節(jié)的使用壽命。還可以對(duì)經(jīng)過(guò)γ-射線輻照處理的復(fù)合材料進(jìn)行真空熱處理。
結(jié)合附圖，制備上述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的方法，包括以下步驟 (1)對(duì)超高分子量聚乙烯粉末進(jìn)行細(xì)分篩選； (2)用含偶聯(lián)劑的乙醇溶液對(duì)納米顆粒進(jìn)行修飾； (3)將填充粒子與超高分子量聚乙烯粉末充分混合； (4)對(duì)混合后的粉末進(jìn)行分散； (5)將混合粉末加入模具中，熱壓成型制備出塊體復(fù)合材料； (6)用γ-射線對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理； (7)用真空加熱爐對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行真空熱處理，即得到納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
其中，采用醫(yī)用超高分子量聚乙烯粉末，分子量在150萬(wàn)以上，并通過(guò)細(xì)分篩選，其粒度小于100μm。填充粒子為生物相容性好的納米顆粒，納米顆粒為無(wú)機(jī)或金屬及合金納米顆粒。納米顆粒與超高分子量聚乙烯粉末的質(zhì)量百分比為1～10∶99～90，納米顆粒粒度在1～100nm。偶聯(lián)劑為硅烷或鈦酸酯，偶聯(lián)劑用量為填充納米粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1～3％。熱壓壓力5～50Mpa，熱壓溫度150～300℃，保壓保溫時(shí)間20～90分鐘。輻照劑量為10～1000KGy。在真空度10kPa，溫度100～150℃下真空爐中對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行0～24小時(shí)熱處理。的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于在模擬體液潤(rùn)滑條件下，用關(guān)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu)選和制備工藝優(yōu)化。
用孔徑為100μm的篩子對(duì)UHMWPE粉末進(jìn)行篩選。用偶聯(lián)劑對(duì)納米顆粒進(jìn)行修飾，將經(jīng)過(guò)修飾的納米粒子和UHMWPE粉末按不同質(zhì)量配比放入盛有乙醇溶液的球磨罐中混合，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分，每次混料過(guò)程為順時(shí)針、逆時(shí)針各旋轉(zhuǎn)30分鐘。充分混合后再乙醇溶液進(jìn)行超聲分散10分鐘。將均勻混合粉末干燥后放入熱壓模具內(nèi)，在熱壓壓力5～30Mpa，熱壓溫度150～300℃，保壓保溫時(shí)間20～90分鐘條件下熱壓成型，冷卻后脫模，得到納米粒子填充超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。用劑量為10～1000KGy的γ-射線對(duì)納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理。在真空爐中100～150℃下對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行0～24小時(shí)熱處理。在膝關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)上評(píng)價(jià)復(fù)合材料磨損性能。
以下列舉的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步具體說(shuō)明。
實(shí)施例1 選用超高分子量聚乙烯粉末，分子量為300萬(wàn)；填充材料為α晶型納米Al2O3粉末，純度為99.9％，平均粒徑80nm。
制備復(fù)合材料過(guò)程如下 1)用孔徑為100m篩子對(duì)高分子量聚乙烯粉末進(jìn)行篩選； 2)用1％KH-570硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米Al2O3顆粒進(jìn)行表面修飾； 3)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1％，2％，3％，5％和10％的納米Al2O3粉末與UHMWPE粉末在球磨機(jī)中乙醇溶液下濕混，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分，每次混料過(guò)程為順時(shí)針、逆時(shí)針各旋轉(zhuǎn)30分鐘； 4)對(duì)濕混后的粉末再進(jìn)行10分鐘的超聲分散，然后干燥箱內(nèi)干燥； 5)將干燥好的混合粉末加入模具中，在壓強(qiáng)為10MPa，溫度為250℃下熱壓成型，保壓保溫60分鐘，冷卻半小時(shí)后脫模得到納米Al2O3/超高分子量聚乙烯復(fù)合材料； 6)用用劑量為120、250和500KGy的γ-射線對(duì)納米Al2O3/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理。
7)用紅外光譜和X-射線衍射分析γ-射線輻照后結(jié)構(gòu)變化. 表1為紅外光譜分析UHMWPE及其復(fù)合材料輻照前后氧化指數(shù)的變化?？梢?jiàn)，純UHMWPE輻照后的氧化指數(shù)上升。而納米Al2O3/UHMWPE復(fù)合材料輻照后的氧化指數(shù)比純UHMWPE輻照后的低，說(shuō)明填充納米Al2O3顆粒對(duì)輻照導(dǎo)致的氧化降解行為有一定的抑制作用。
表1 試樣輻照前后氧化指數(shù)的變化
表2為X-射線衍射分析測(cè)得的不同劑量輻照5％ Al2O3/UHMWP復(fù)合材料的結(jié)晶度?？梢?jiàn)，輻照后結(jié)晶度顯著上升。
表2.輻照劑量對(duì)5％ Al2O3/UHMWP復(fù)合材料結(jié)晶度影響
8)在自制人工膝關(guān)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)裝置(國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)ZL200420078051.8)上測(cè)試復(fù)合材料的磨損率。往復(fù)旋轉(zhuǎn)角度為60度，頻率為1Hz，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)，生理鹽水潤(rùn)滑。表3為實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表3為UHMWPE和納米Al2O3/UHMWPE復(fù)合材料在不同輻照劑量下的磨損率?？梢?jiàn)，填充和輻照后磨損率明顯下降，Al2O3/UHMWPE復(fù)合材料經(jīng)500KGy劑量輻照后的磨損率下降近至未輻照Al2O3/UHMWPE復(fù)合材料得1/2，不到未輻照UHMWPE的1/3。
表3.輻照劑量對(duì)UHMWPE和納米AI2O3/UHMWPE復(fù)合材料磨損性能影響
實(shí)施例2 選用超高分子量聚乙烯粉末，分子量為500萬(wàn)；填充材料為銳鈦礦型納米A-TiO2粉末，純度為99.5％，平均粒徑5nm，。
制備復(fù)合材料過(guò)程如下 1)用孔徑為100m篩子對(duì)高分子量聚乙烯粉末進(jìn)行篩選； 2)用3％鈦酸脂偶聯(lián)劑對(duì)納米A-TiO2顆粒進(jìn)行表面修飾； 3)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1％，3％，6％，和10％的納米A-TiO2粉末與UHMWPE粉末在球磨機(jī)中乙醇溶液下濕混，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分，每次混料過(guò)程為順時(shí)針、逆時(shí)針各旋轉(zhuǎn)30分鐘； 4)對(duì)濕混后粉末再進(jìn)行10分鐘的超聲分散，然后干燥箱內(nèi)干燥； 5)將干燥好的混合粉末加入模具中，在壓強(qiáng)為20MPa，溫度為200℃下熱壓成型，，保壓保溫30分鐘，冷卻半小時(shí)后脫模得到納米A-TiO2/超高分子量聚乙烯復(fù)合材料； 6)用用劑量為120、250和500KGy的γ-射線對(duì)納米A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理。
7)用紅外光譜和X-射線衍射分析γ-射線輻照后結(jié)構(gòu)變化. 8)在真空度10kPa，溫度100℃下?tīng)t中對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行12小時(shí)熱處理。
表1為紅外光譜分析UHMWPE及其復(fù)合材料輻照前后氧化指數(shù)的變化?？梢?jiàn)，純UHMWPE輻照后的氧化指數(shù)上升。而納米A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料輻照后的氧化指數(shù)比輻照前有所下降，說(shuō)明納米A-TiO2顆粒對(duì)輻照導(dǎo)致的氧化氧化降解有一定的抑制作用。
表1 試樣輻照前后氧化指數(shù)的變化
表2為X-射線衍射分析測(cè)得的不同劑量輻照6％A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料的結(jié)晶度?？梢?jiàn)，輻照后結(jié)晶度上升。
表2.輻照劑量對(duì)6％A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料結(jié)晶度影響
9)在自制人工膝關(guān)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)裝置(國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)ZL200420078051.8)上測(cè)試復(fù)合材料的磨損率。往復(fù)旋轉(zhuǎn)角度為60度，頻率為1Hz，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)，生理鹽水潤(rùn)滑。表3為實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由表3可見(jiàn)，填充和輻照后磨損率明顯下降，6％A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料經(jīng)500KGy劑量輻照后的磨損率下降到未輻照6％A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料的1/2，只有未輻照UHMWPE磨損率的1/3。
表3.輻照劑量對(duì)UHMWPE和納米A-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料磨損性能影響
實(shí)施例3 選用超高分子量聚乙烯粉末，分子量為500萬(wàn)；填充材料為金紅石型納米R(shí)-TiO2粉末，純度為99％，平均粒徑30nm，。
制備復(fù)合材料過(guò)程如下 1)用孔徑為100m篩子對(duì)高分子量聚乙烯粉末進(jìn)行篩選； 2)用2％ KH-570硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米R(shí)-TiO2顆粒進(jìn)行表面修飾； 3)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1％，3％，6％，10％的納米R(shí)-TiO2粉末與UHMWPE粉末在球磨機(jī)中乙醇溶液下濕混，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分，每次混料過(guò)程為順時(shí)針、逆時(shí)針各旋轉(zhuǎn)30分鐘； 4)對(duì)濕混后粉末再進(jìn)行10分鐘的超聲分散，然后干燥箱內(nèi)干燥； 5)將干燥好的混合粉末加入模具中，在壓強(qiáng)為50MPa，溫度為150℃下熱壓成型，，保壓保溫90分鐘，冷卻半小時(shí)后脫模得到納米R(shí)-TiO2/超高分子量聚乙烯復(fù)合材料； 6)用用劑量為120、250和500KGy的γ-射線對(duì)納米R(shí)-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理。
7)用紅外光譜和X-射線衍射分析γ-射線輻照后結(jié)構(gòu)變化. 8)在真空度10kPa，溫度150℃下?tīng)t中對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行24小時(shí)熱處理。
表1為紅外光譜分析UHMWPE及其復(fù)合材料輻照前后氧化指數(shù)的變化?？梢?jiàn)，純UHMWPE輻照后的氧化指數(shù)上升。而納米R(shí)-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料輻照后的氧化指數(shù)比輻照前有所下降，說(shuō)明納米R(shí)-TiO2顆粒對(duì)輻照導(dǎo)致的氧化氧化降解有一定的抑制作用。
表1 試樣輻照前后氧化指數(shù)的變化
表2為X-射線衍射分析測(cè)得的不同劑量輻照10％R-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料的結(jié)晶度。可見(jiàn)，輻照后結(jié)晶度上升。
表2.輻照劑量對(duì)10％R-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料結(jié)晶度影響
10)在自制人工膝關(guān)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)裝置(國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)ZL200420078051.8)上測(cè)試復(fù)合材料的磨損率。往復(fù)旋轉(zhuǎn)角度為60度，頻率為1Hz，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)，生理鹽水潤(rùn)滑。表3為實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由表3可見(jiàn)，填充和輻照后材料的磨損率明顯下降，10％R-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料經(jīng)500KGy劑量輻照后的磨損率下降至接近未輻照10％R-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料1/2，不到未輻照UHMWPE的1/3。
表3.輻照劑量對(duì)UHMWPE和納米R(shí)-TiO2/UHMWPE復(fù)合材料磨損性能影響

權(quán)利要求
1、一種伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于首先以納米顆粒為導(dǎo)入的交聯(lián)點(diǎn)，使其均勻分散填充在UHMWPE粉末中，熱壓后形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料；然后對(duì)納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行γ-射線輻照處理。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料，其特征在于再對(duì)經(jīng)過(guò)γ-射線輻照處理的復(fù)合材料進(jìn)行真空熱處理。
3、一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，包括以下步驟
(1)對(duì)超高分子量聚乙烯粉末進(jìn)行細(xì)分篩選；
(2)用含偶聯(lián)劑的乙醇溶液對(duì)納米顆粒進(jìn)行修飾；
(3)將填充粒子與超高分子量聚乙烯粉末充分混合；
(4)對(duì)混合后的粉末進(jìn)行分散；
(5)將混合粉末加入模具中，熱壓成型制備出塊體復(fù)合材料；
(6)用γ-射線對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行輻照交聯(lián)處理；
(7)用真空加熱爐對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行真空熱處理，即得到納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于采用醫(yī)用超高分子量聚乙烯粉末，分子量在150萬(wàn)以上，并通過(guò)細(xì)分篩選，其粒度小于100μm。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于填充粒子為生物相容性好的納米顆粒，納米顆粒為無(wú)機(jī)或金屬及合金納米顆粒。
6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于納米顆粒與超高分子量聚乙烯粉末的質(zhì)量百分比為1～10∶99～90，納米顆粒粒度在1～100nm。
7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于偶聯(lián)劑為硅烷或鈦酸酯，偶聯(lián)劑用量為填充納米粉末質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1～3％。
8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于熱壓壓力5～50Mpa，熱壓溫度150～300℃，保壓保溫時(shí)間20～90分鐘；輻照劑量為10～1000KGy。
9、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于在真空度10kPa，溫度100～150℃下真空爐中對(duì)輻照后的復(fù)合材料進(jìn)行0～24小時(shí)熱處理。
10、根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的制法，其特征在于在模擬體液潤(rùn)滑條件下，用關(guān)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu)選和制備工藝優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種伽馬射線輻照納米顆粒增強(qiáng)超高分子量聚乙烯復(fù)合材料及其制法。即以納米顆粒為導(dǎo)入的交聯(lián)點(diǎn)，使其均勻分散填充在UHMWPE粉末中，熱壓后形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料；再對(duì)納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料進(jìn)行γ-射線輻照處理。本發(fā)明輻照后納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料的磨損率下降至未輻照納米顆粒/UHMWPE復(fù)合材料的1/2左右，不到未輻照UHMWPE磨損率的1/3；與純UHMWPE相比，填充納米顆粒有抑制γ-射線輻照導(dǎo)致UHMWPE氧化降解的作用；與全陶瓷和全金屬關(guān)節(jié)相比，本發(fā)明的復(fù)合材料保持了UHMWPE的減震和緩沖功能。
文檔編號(hào)A61L27/00GK101450228SQ200710191059
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者熊黨生, 汪婧雅 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)