注入鉭離子對聚醚醚酮表面進(jìn)行改性的方法及改性的聚醚醚酮材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及注入鉭離子對聚醚醚酮表面進(jìn)行改性的方法及改性的聚醚醚酮材料，所述方法使用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在聚醚醚酮的表面進(jìn)行鉭離子注入以獲得含有鉭元素的改性層，提高聚醚醚酮表面彈性模量和硬度以使其接近人體皮質(zhì)骨，同時(shí)改善聚醚醚酮表面生物相容性和骨整合性質(zhì)。經(jīng)過本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料，其生物相容性和力學(xué)性能有不同程度的提高。此外，bMSC細(xì)胞在經(jīng)本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料表面具有明顯成骨分化趨勢。
【專利說明】注入鉭離子對聚醚醚酮表面進(jìn)行改性的方法及改性的聚醚醚酮材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對聚醚醚酮表面進(jìn)行改性的方法以及改性的聚醚醚酮材料，具體說，是涉及一種使用等離子體浸沒離子注入和沉積技術(shù)對聚醚醚酮材料表面進(jìn)行改性的方法以及注入了鉭離子的改性的聚醚醚酮材料，屬于醫(yī)用高分子材料表面改性【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著生物材料制備使用理論和技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，高性能高分子植入體材料有望逐漸替代鈦及其合金材料，應(yīng)用前景將更為廣闊。聚醚醚酮(PEEK)的彈性模量與人體骨組織較為匹配，植入人體后可有效減少應(yīng)力遮擋效應(yīng)造成的骨吸收和骨萎縮，且聚醚醚酮材料耐化學(xué)腐蝕，抗疲勞性突出，適合用于醫(yī)療植入裝置長期植入(Biomaterials 2007,28:4845-4869)。然而，PEEK的生物活性較差，植入人體后不易與人體骨組織鍵合，限制了其作為植入體材料長期植入。如何提高PEEK材料生物相容性已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一。
[0003]目前針對聚醚醚酮材料生物相容性差這一問題進(jìn)行改進(jìn)的通用方法是使用生物活性材料進(jìn)行復(fù)合(如磷酸三鈣和羥基磷灰石等)，這種方法盡管可有效提高聚醚醚酮生物相容性，但卻大幅犧牲了其固有良好的力學(xué)性能，不利于其臨床醫(yī)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的醫(yī)用聚醚醚酮存在生物相容性不佳的問題，提供一種新穎的醫(yī)用聚醚醚酮材料的表面改性方法，以滿足醫(yī)用聚醚醚酮材料所需的生物相容性需求。
[0005]等離子體浸沒離子注入和沉積技術(shù)(Plasma immersion ion implantation &Deposition, PII1-D)是一種具有全方`位及高反應(yīng)活性特點(diǎn)的新型表面改性技術(shù),對于處理體積小且異型的植入體材料具有獨(dú)特的優(yōu)勢。PII1-D技術(shù)通常用于金屬和半導(dǎo)體表面改性，近來隨著高分子材料的廣泛應(yīng)用，對絕緣體材料進(jìn)行PII1-D改性也逐漸成為研究熱點(diǎn)(Surface & Coatings Technology 2010,204:2853-2863)。
[0006]鉭(Ta)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性和生物相容性，已于1903年即被作為一種金屬植入體用作硬組織植入材料，并被證實(shí)具有較好的材料生物相容性，促進(jìn)骨組織生長(Biomaterials 2001,22:1253-1262)。然而，鉭的密度高達(dá)16.6g/cm3，彈性模量更是高達(dá)186~191GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人體皮質(zhì)骨，易造成骨萎縮和骨吸收等問題，因此不適合直接用于承重骨替換材料。近來對鉭材料的研究多集中于制備多孔鉭材料以減輕材料重量或進(jìn)行鉭鍍膜工藝來改善植入體生物相容性。
[0007]因此，基于等離子體浸沒離子注入和沉積技術(shù)和鉭的良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗腐蝕性和生物相容性，本發(fā)明提出了通過等離子體浸沒離子注入技術(shù)對PEEK材料進(jìn)行Ta離子注入改性，在材料表面形成原位改性層，在提高材料生物相容的同時(shí)，增強(qiáng)材料表面力學(xué)性倉泛。[0008]在此，本發(fā)明提供一種注入鉭離子對聚醚醚酮表面進(jìn)行改性的方法，所述方法使用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在聚醚醚酮的表面進(jìn)行鉭離子注入以獲得含有鉭元素的改性層，提高聚醚醚酮表面彈性模量和硬度以使其接近人體皮質(zhì)骨，同時(shí)改善聚醚醚酮表面生物相容性和骨整合性質(zhì)。
[0009]經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料，其生物相容性和骨整合性質(zhì)得到顯著提高。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)證實(shí)，經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面MC3T3-E1成骨細(xì)胞和bMSC大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖數(shù)倍于未改性聚醚醚酮，促進(jìn)bMSC成骨分化，可滿足醫(yī)用聚醚醚酮所需的性能要求。
[0010]經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料，其表面彈性模量和硬度得到顯著改善，彈性恢復(fù)能力也較未改性樣有所提高。納米壓痕測試實(shí)驗(yàn)證實(shí)，經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面彈性模量和硬度均數(shù)倍于未改性聚醚醚酮，接近人體皮質(zhì)骨相關(guān)性倉泛。
[0011]經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料，注入的Ta元素釋放量極少，表明其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和生物安全性，可滿足醫(yī)用需求。
[0012]較佳地，使用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在聚醚醚酮的表面進(jìn)行鉭離子注入時(shí)，使用純金屬鉭作為陰極。采用純金屬鉭作為陰極注入鉭離子，提高聚醚醚酮的生物相容性的同時(shí)仍能保持材料的良好的力學(xué)性能。
[0013]較佳地，所述鉭離子注入的工藝參數(shù)包括本底真空度為3 X 10_3~5 X 10?,注入電壓為15~40kV，注入脈寬為50~600 ii S，注入脈沖頻率為5~10Hz，陰極源觸發(fā)脈寬為500~2000 u S，注入時(shí)間為30~180分鐘。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選地，所述注入脈寬為200~600 ii S，所述注入時(shí)間為30~120分鐘。
[0015]在一個(gè)優(yōu)選的示例中，所述注入電壓為15~30kV，注入時(shí)間為30~120分鐘。
[0016]在一個(gè)優(yōu)選的示例中，所述注入電壓為30kV，所述注入脈沖頻率為7Hz，所述注入脈寬為450 ii S，所述注入時(shí)間為30~120分鐘。
[0017]本發(fā)明中，所述的聚醚醚酮可以為純聚醚醚酮材料或碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料。
[0018]另一方面，本發(fā)明還提供根據(jù)上述方法制備的改性的聚醚醚酮材料，所述改性的聚醚醚酮材料的改性層中鉭元素的含量為5%~15%。
[0019]經(jīng)過本發(fā)明表面改性處理得到的聚醚醚酮材料淺表面分布有鉭元素，鉭元素含量比例可調(diào)。鉭元素的引入顯著地改善了聚醚醚酮材料的生物相容性和骨整合性質(zhì)。
[0020]本發(fā)明中，所述改性的聚醚醚酮材料的表面彈性模量比未改性的聚醚醚酮表面大0 ~6GPa。
[0021 ] 本發(fā)明中，所述改性的聚醚醚酮材料的表面納米硬度比未改性的聚醚醚酮表面大
0~2GPa。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
經(jīng)過本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料，其生物相容性和力學(xué)性能有不同程度的提高。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，經(jīng)過本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料具有較好的細(xì)胞相容性，MC3T3-E1細(xì)胞和bMSC細(xì)胞在改性表面增殖數(shù)倍于未改性表面。此外，bMSC細(xì)胞在經(jīng)本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料表面具有明顯成骨分化趨勢。同時(shí)，納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，經(jīng)過本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料表面彈性模量和納米硬度均有大幅度提高，接近人體皮質(zhì)骨相關(guān)性能，能滿足醫(yī)用聚醚醚酮材料所需的生物相容性要求。而且，注入的Ta元素釋放量極少，表明其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和生物安全性，可滿足醫(yī)用需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮表面的掃描電鏡形貌圖，圖中:PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta_2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖2是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料表面XPS全譜譜圖，圖中:PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta_2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖3是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后聚醚醚酮材料表面Ta元素的XPS深度分布圖，圖中:PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta_3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖4是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料表面彈性模量測試結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示彈性模量，橫坐標(biāo)表示深度，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮； 圖5是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料表面納米硬度測試結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示納米硬度，橫坐標(biāo)表示深度，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖6是是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料表面彈性恢復(fù)測試結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示荷載力，橫坐標(biāo)表示深度，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖7是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示被還原的AlamarBlue?百分比，橫坐標(biāo)表示細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta_2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖8是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料bMSC細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示被還原的AlamarBlue?百分比，橫坐標(biāo)表示細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta_2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖9是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料bMSC細(xì)胞堿性磷酸酶表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示堿性磷酸酶的相對含量，橫坐標(biāo)表示細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta_2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖10是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料bMSC細(xì)胞膠原表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示492nm波長下膠原洗脫液的吸光度值，橫坐標(biāo)表示細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮；
圖11是經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料bMSC細(xì)胞細(xì)胞外基質(zhì)表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中:縱坐標(biāo)表示600nm波長下細(xì)胞外基質(zhì)洗脫液的吸光度值，橫坐標(biāo)表示細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間，PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta_3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖和下述實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0025]為了解決現(xiàn)有醫(yī)用聚醚醚酮材料存在的生物相容性以及力學(xué)性能不佳問題，本發(fā)明公開了一種醫(yī)用聚醚醚酮材料的表面改性方法，所述方法包括將鉭離子注入醫(yī)用聚醚醚酮材料表面進(jìn)而改善聚醚醚酮表面的彈性模量和硬度以使其接近人體皮質(zhì)骨，同時(shí)改善聚醚醚酮表面生物相容性和骨整合性質(zhì)。
[0026]作為優(yōu)選方案，采用等離子體浸沒離子注入(PIII)技術(shù)在醫(yī)用聚醚醚酮材料表面注入鉭離子。
[0027]優(yōu)選地，采用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在醫(yī)用聚醚醚酮材料表面注入鉭離子時(shí)，優(yōu)選純鉭作為陰極。
[0028]采用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在醫(yī)用聚醚醚酮材料表面注入鉭離子的工藝參數(shù)推薦為:本底真空度為3X10—3~5X10_3Pa，注入電壓為15~40kV，注入脈寬為50~600 u s(優(yōu)選200~600 u S)，注入脈沖頻率為5~10Hz，陰極源觸發(fā)脈寬為500~2000 u s(優(yōu)選500~800 ii S)，注入時(shí)間為30~180分鐘(優(yōu)選30~120分鐘)。
[0029]在一個(gè)優(yōu)選的不例中，注入電壓為15~30kV,注入時(shí)間為30~120分鐘。在一個(gè)尤其優(yōu)選的示例中，采用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在醫(yī)用聚醚醚酮材料表面注入鉭離子的工藝參數(shù)優(yōu)選為:本底真空度為5 X 10?,注入電壓為30kV，注入脈寬為450 u S，注入脈沖頻率為7Hz，陰極源觸發(fā)脈寬為500 ii S，注入時(shí)間為30~120分鐘。
[0030]上述的聚醚醚酮材料可為純聚醚醚酮材料或碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料。
[0031]經(jīng)過本發(fā)明表面改性處理得到的聚醚醚酮材料表面具有不同的微觀結(jié)構(gòu)，參見圖1，其示出經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮表面的掃描電鏡形貌圖，圖中:PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta-2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮品，表明改性后材料表面將出現(xiàn)納米顆粒，納米顆粒的尺寸和數(shù)量隨著注入時(shí)間增加和注入電壓加大而增加。同時(shí)，經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料淺表面分布有鉭元素，鉭元素含量比例可調(diào)(5~15%)，如圖2示出經(jīng)本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面XPS全譜譜圖，從中可以計(jì)算到經(jīng)該本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面鉭元素含量分別為6.6%(Ta-1) ,12.l%(Ta-2)和10.4%(Ta_3)，表明鉭元素含量隨著注入時(shí)間增加而增加。
[0032]注入時(shí)間和注入電壓還影響Ta的注入深度。參見圖3，其示出經(jīng)本發(fā)明改性處理前后聚醚醚酮材料表面Ta元素的XPS深度分布圖，圖中:PEEK表示改性處理前的聚醚醚酮，Ta-1表示使用30kV高壓注鉭30分鐘后的聚醚醚酮，Ta_2表示使用15kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，Ta-3表示使用30kV高壓注鉭120分鐘后的聚醚醚酮，由圖可見，經(jīng)本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料表面Ta具有一個(gè)連續(xù)的分布；高電壓長時(shí)間注入改性下Ta的注入深度更深，改性層更厚；相同深度下，高電壓長時(shí)間注入改性得到的改性樣中Ta的含量更高。
[0033]經(jīng)過本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面力學(xué)性質(zhì)得到不同程度的提升，其彈性模量比未改性的聚醚醚酮表面大0~6GPa，納米硬度比未改性的聚醚醚酮表面大0~2GPa。如圖4示出經(jīng)本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面彈性模量測試結(jié)果，表明改性后材料表面彈性模量得到顯著提升。例如，如其中的曲線Ta-3所示，改性后的材料表面彈性模量從改性前的約7Gpa提升至12GPa以上，接近皮質(zhì)骨相關(guān)性能。又如圖5所示，經(jīng)本發(fā)明改性處理得到的材料表面納米硬度也有顯著提升，例如，如其中的曲線Ta-3所示，改性后的材料表面納米硬度從改性前的約1.4GPa提升至約3GPa，顯示改性后的材料表面硬度更高。又如圖6所示，經(jīng)本發(fā)明的改性方法處理得到的聚醚醚酮材料相對于未改性聚醚醚酮而言，彈性恢復(fù)能力均有所提高，其中，長時(shí)間注入改性的樣品提高幅度較大，尤其是采用30kV高壓注鉭120分鐘(Ta-3)處理得到的樣品，壓入深度和恢復(fù)深度均得到顯著改善，顯示改性后的樣品表面在力的作用下具有較強(qiáng)的恢復(fù)能力。
[0034]鉭元素的引入可有效改善聚醚醚酮材料的生物相容性和骨整合性質(zhì)。通過選擇不同的工藝參數(shù)改性，其生物相容性和骨整合性質(zhì)有不同程度的提高，能滿足醫(yī)用聚醚醚酮材料所需的生物相容性要求。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，經(jīng)過本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料具有較好的細(xì)胞相容性，MC3T3-E1細(xì)胞`和bMSC細(xì)胞在改性表面增殖數(shù)倍于未改性表面。例如參見圖7，其示出本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖中:PEEK表示處理前的聚醚醚酮材料，Ta-1表示使用30kV高壓注入30分鐘所得的樣品，Ta-2表示使用15kV高壓注入120分鐘所得的樣品，Ta_3表示使用30kV高壓注入120分鐘所得的樣品，由圖可知，MC3T3-E1細(xì)胞在經(jīng)上述示例實(shí)施例改性處理得到的聚醚醚酮材料表面增殖情況均明顯好于未改性樣，其中，MC3T3-E1細(xì)胞在經(jīng)15kV高壓注入120分鐘和30kV高壓注入120分鐘所改性處理得到的聚醚醚酮材料表面增殖情況明顯好于30kV高壓注入30分鐘的情況，表明鉭注入時(shí)間長的聚醚醚酮表面更有利于細(xì)胞增殖。例如參見圖8，其示出經(jīng)本發(fā)明改性處理前后的聚醚醚酮材料bMSC細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知bMSC細(xì)胞在經(jīng)本發(fā)明改性處理得到的聚醚醚酮材料表面增殖情況明顯好于未改性樣。又，經(jīng)過本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料能夠促進(jìn)bMSC成骨分化。例如參見圖9~11，可知bMSC細(xì)胞在經(jīng)本發(fā)明改性方法處理得到的聚醚醚酮材料表面具有明顯成骨分化趨勢。
[0035]下面進(jìn)一步舉例實(shí)施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，而不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個(gè)示例，即本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。
[0036]實(shí)施例1
將IOmmX IOmmX Imm的純聚醚醚酮經(jīng)過拋光處理后，依次用丙酮和去離子水超聲清洗干凈，每次30min，清洗后置于80°C烘箱中烘干并妥善保存。采用等離子體浸沒離子注入技術(shù)，將鉭離子注入聚醚醚酮基體(Ta-1)，注入改性后的聚醚醚酮材料妥善保存，其具體的工藝參數(shù)見表1所示:
【權(quán)利要求】
1.一種注入鉭離子對聚醚醚酮表面進(jìn)行改性的方法，其特征在于，所述方法使用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在聚醚醚酮的表面進(jìn)行鉭離子注入以獲得含有鉭元素的改性層，提高聚醚醚酮表面彈性模量和硬度以使其接近人體皮質(zhì)骨，同時(shí)改善聚醚醚酮表面生物相容性和骨整合性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用等離子體浸沒離子注入技術(shù)在聚醚醚酮的表面進(jìn)行鉭離子注入時(shí)，使用純金屬鉭作為陰極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述鉭離子注入的工藝參數(shù)包括:本底真空度為3X10—3~5X10_3Pa，注入電壓為15~40kV，注入脈寬為50~600 y S，注入脈沖頻率為5~10Hz，陰極源觸發(fā)脈寬為50(T2000ii S，注入時(shí)間為30~180分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述注入脈寬為200~600u S，所述注入時(shí)間為30~120分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述注入電壓為15~30kV，注入時(shí)間為30~120分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述注入電壓為30kV，所述注入脈沖頻率為7Hz，所述注入脈寬為450 ii S，所述注入時(shí)間為30~120分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的聚醚醚酮為純聚醚醚酮材料或碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮材料。
8.一 種根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的改性的聚醚醚酮材料，其特征在于，所述改性的聚醚醚酮材料的改性層中鉭元素的含量為5%~15%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述改性的聚醚醚酮材料，其特征在于，所述改性的聚醚醚酮材料的表面彈性模量比未改性的聚醚醚酮表面提高0~6GPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述改性的聚醚醚酮材料，其特征在于，所述改性的聚醚醚酮材料的表面納米硬度比未改性的聚醚醚酮表面提高0~2GPa。
【文檔編號】C23C14/20GK103614699SQ201310689180
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】劉宣勇, 陸濤 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所