專利名稱：一種自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)臼的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人造髖關(guān)節(jié)白的制備工藝，特別是一種自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)白的制備工藝。
背景技術(shù)：
醫(yī)用超高分子量聚乙烯(英文名稱縮寫=UHMWPE)是目前廣泛采用的髖關(guān)節(jié)白材料，它與金屬髖關(guān)節(jié)頭的摩擦系數(shù)接近人體髖關(guān)節(jié)的磨擦系數(shù)，其配副方式最為廣泛。純超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)白一般經(jīng)過(guò)熱壓成型或由棒材精車成型制備而成，它具有良好的生物相容性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗沖擊性、耐磨性及耐腐蝕性，是較為理想的醫(yī)用高分子材料。然而，在長(zhǎng)期的應(yīng)用過(guò)程中，超高分子量聚乙烯因其蠕變、磨損以及磨屑積聚，易引起人體骨質(zhì)溶解，發(fā)生無(wú)菌松動(dòng)，從而加重了患者的痛苦，降低了人工關(guān)節(jié)的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服已有技術(shù)的不足，提供一種既耐磨又穩(wěn)定、超低磨損、低生物反應(yīng)的自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)白的制備工藝。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的該人造髖關(guān)節(jié)白的制備工藝包括超高分子量聚乙烯粉末處理工藝、混合粉料制作工藝和成型工藝，具體工藝過(guò)程如下
超高分子量聚乙烯粉末處理工藝選用醫(yī)藥級(jí)超高分子量聚乙烯粉末為基礎(chǔ)材料，粒度范圍為4. 3 200μπι，將超高分子量聚乙烯粉末在100°C溫度環(huán)境下干燥12小時(shí)，去除超高分子量聚乙烯粉末中的水分；選用高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維為增強(qiáng)體材料，采用常用的纖維生產(chǎn)方法凝膠紡絲法生產(chǎn)，纖維直徑在30 μ m左右，長(zhǎng)度3-5mm，密度O. 97 g/ cm3，并與超高分子量聚乙烯粉末按質(zhì)量比1:1混合；
混合粉料制作工藝將質(zhì)量百分比為50%±2%的超高分子量聚乙烯粉末，質(zhì)量百分比為50%±2%的高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行球磨混合12小時(shí)，形成均勻混合物；
成型工藝取100克 105克混合物加入設(shè)計(jì)好的髖關(guān)節(jié)白模具中，并將模具放入加熱爐中，將加熱爐抽真空至10_3Pa，常溫下以IOMpa的壓力預(yù)壓，然后在15Mpa的壓力下加熱到 200°C，并在200°C下保溫至混合體完全熔融；隨后，以20Mpa的壓力保壓至模具溫度降至室溫，即制備出自增強(qiáng)UHMWPE復(fù)合材料的髖關(guān)節(jié)臼。有益效果由于采用了上述方案，選用醫(yī)藥級(jí)超高分子量聚乙烯UHMWPE粉末為基礎(chǔ)材料，并對(duì)其復(fù)合高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維，充分利用了高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯的優(yōu)良品質(zhì)，及超高分子量聚乙烯本身良好的生物相容性。另外，該關(guān)節(jié)白磨損后得到的磨屑尺寸偏離了人體巨噬細(xì)胞所能夠吞噬的尺寸范圍，降低了材料的生物反應(yīng)，最終得到耐磨又穩(wěn)定的超低磨損、低生物反應(yīng)的自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)臼。實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明制備的髖關(guān)節(jié)臼的磨損率約為1.886X10_7 mg ^nT1N-1，普通UHMWPE髖關(guān)節(jié)臼的磨損率為225.999X 10—7 mg .HT1N-1,是普通UHMWPE髖關(guān)節(jié)臼的磨損率的一百二十分之一。由此可見(jiàn)，自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)白的耐磨性有了大幅度提高。另外，自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)臼可以有效地控制磨屑的尺寸，減少了磨屑數(shù)量，降低由磨屑而引起細(xì)胞不良反應(yīng)的程度，對(duì)于提高人工髖關(guān)節(jié)白的可靠性和穩(wěn)定性具有重要的意義。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、髖臼結(jié)晶度和熔點(diǎn)增加，晶面間距減小，增大了關(guān)節(jié)日的強(qiáng)度；
2、髖白球壓硬度和抗蠕變性能均得到提升；
3、髖白表面抗劃傷性能提高；
4、髖白表面對(duì)關(guān)節(jié)滑液的潤(rùn)濕角減小，關(guān)節(jié)使用時(shí)潤(rùn)滑性能增加；
5、髖白抗磨損性能有顯著提升；
6、髖臼磨屑尺寸增大，多為片狀磨屑，降低其生物反應(yīng)，減少了關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)的幾率。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例I:該人造髖關(guān)節(jié)白的制備工藝包括超高分子量聚乙烯粉末處理工藝、混合粉料制作工藝和成型工藝，具體工藝過(guò)程如下
超高分子量聚乙烯粉末處理工藝選用醫(yī)藥級(jí)超高分子量聚乙烯粉末為基礎(chǔ)材料，粒度范圍為4. 3 200μπι，將超高分子量聚乙烯粉末在100°C溫度環(huán)境下干燥12小時(shí)，去除超高分子量聚乙烯粉末中的水分；選用高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維為增強(qiáng)體材料，超高分子量聚乙烯長(zhǎng)纖維是用分子量在100萬(wàn) 500萬(wàn)的聚乙烯所紡出的纖維，采用常用的纖維生產(chǎn)方法凝膠紡絲法生產(chǎn)，纖維直徑在30 μ m左右，長(zhǎng)度3-5mm，密度O. 97 g/cm3，并與超高分子量聚乙烯粉末按質(zhì)量比1:1混合；
混合粉料制作工藝將質(zhì)量百分比為50%±2%的超高分子量聚乙烯粉末，質(zhì)量百分比為50%±2%的高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行球磨混合12小時(shí)，形成均勻混合物；
成型工藝取100克 105克混合物加入設(shè)計(jì)好的髖關(guān)節(jié)白模具中，并將模具放入加熱爐中，將加熱爐抽真空至10_3Pa，常溫下以IOMpa的壓力預(yù)壓，然后在15Mpa的壓力下加熱到 200°C，并在200°C下保溫至混合體完全熔融；隨后，以20Mpa的壓力保壓至模具溫度降至室溫，即制備出自增強(qiáng)UHMWPE復(fù)合材料的髖關(guān)節(jié)臼。本發(fā)明選用醫(yī)藥級(jí)超高分子量聚乙烯UHMWPE粉末為基礎(chǔ)材料，并對(duì)其復(fù)合高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維，充分利用了高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯的優(yōu)良品質(zhì)，及超高分子量聚乙烯本身良好的生物相容性。另外，該關(guān)節(jié)臼磨損后得到的磨屑尺寸偏離了人體巨噬細(xì)胞所能夠吞噬的尺寸范圍，降低了材料的生物反應(yīng)，最終得到耐磨又穩(wěn)定的超低磨損、低生物反應(yīng)的自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)白。最后，將髖關(guān)節(jié)白表面拋光，經(jīng)醫(yī)學(xué)消毒即得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)白的制備工藝，其特征是該人造髖關(guān)節(jié)臼的制備工藝包括超高分子量聚乙烯粉末處理工藝、混合粉料制作工藝和成型工藝，具體工藝過(guò)程如下超高分子量聚乙烯粉末處理工藝選用醫(yī)藥級(jí)超高分子量聚乙烯粉末為基礎(chǔ)材料，粒度范圍為4. 3 200μπι，將超高分子量聚乙烯粉末在100°C溫度環(huán)境下干燥12小時(shí)，去除超高分子量聚乙烯粉末中的水分；選用高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維為增強(qiáng)體材料，采用常用的纖維生產(chǎn)方法凝膠紡絲法生產(chǎn)，纖維直徑在30 μ m左右，長(zhǎng)度3-5mm，密度O. 97 g/ cm3，并與超高分子量聚乙烯粉末按質(zhì)量比1:1混合；混合粉料制作工藝將質(zhì)量百分比為50%±2%的超高分子量聚乙烯粉末，質(zhì)量百分比為50%±2%的高強(qiáng)高模超高分子量聚乙烯纖維進(jìn)行球磨混合12小時(shí)，形成均勻混合物；成型工藝取100克 105克混合物加入設(shè)計(jì)好的髖關(guān)節(jié)白模具中，并將模具放入加熱爐中，將加熱爐抽真空至10_3Pa，常溫下以IOMpa的壓力預(yù)壓，然后在15Mpa的壓力下加熱到 200°C，并在200°C下保溫至混合體完全熔融；隨后，以20Mpa的壓力保壓至模具溫度降至室溫，即制備出自增強(qiáng)UHMWPE復(fù)合材料的髖關(guān)節(jié)臼。
全文摘要
一種自增強(qiáng)超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)臼的制備工藝，屬于人造髖關(guān)節(jié)臼。髖臼選用醫(yī)用超高分子量聚乙烯粉末為基礎(chǔ)材料，并按一定方式復(fù)合添加高強(qiáng)高模UHMWPE長(zhǎng)纖維，將混合料用模具加溫加壓制備出UHMWPE顆粒纖維復(fù)合材料的髖關(guān)節(jié)臼，最終得到超低磨損、低生物反應(yīng)的超高分子量聚乙烯髖關(guān)節(jié)臼。優(yōu)點(diǎn)1、髖臼結(jié)晶度和熔點(diǎn)增加，晶面間距減小，增大了關(guān)節(jié)臼的強(qiáng)度；2、球壓硬度和抗蠕變性能均得到提升；3、表面抗劃傷性能提高；4、表面對(duì)關(guān)節(jié)滑液的潤(rùn)濕角減小，關(guān)節(jié)使用時(shí)潤(rùn)滑性能增加；5、抗磨損性能顯著提升。6、髖臼磨屑尺寸增大，多為片狀磨屑，降低其生物反應(yīng)，減少了關(guān)節(jié)無(wú)菌性松動(dòng)的幾率。
文檔編號(hào)A61L27/48GK102580159SQ201210064818
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者劉洪濤, 劉金龍, 吳高峰, 高繼萍 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)