專利名稱：一種自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)臼的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人造髖關節(jié)白的制備工藝，特別是一種自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)白的制備工藝。
背景技術：
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節(jié)白材料，它與金屬髖關節(jié)頭的摩擦系數(shù)接近人體髖關節(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節(jié)白一般經過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，在長期的應用過程中，超高分子量聚乙烯因其蠕變、磨損以及磨屑積聚，易引起人體骨質溶解，發(fā)生無菌松動，從而加重了患者的痛苦，降低了人工關節(jié)的使用壽命。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是要克服已有技術的不足，提供一種既耐磨又穩(wěn)定、超低磨損、低生物反應的自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)白的制備工藝。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的該人造髖關節(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，具體工藝過程如下
超高分子量聚乙烯粉末處理工藝選用醫(yī)藥級超高分子量聚乙烯粉末為基礎材料，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，去除超高分子量聚乙烯粉末中的水分；選用高強高模超高分子量聚乙烯纖維為增強體材料，采用常用的纖維生產方法凝膠紡絲法生產，纖維直徑在30 μ m左右，長度3-5mm，密度O. 97 g/ cm3，并與超高分子量聚乙烯粉末按質量比1:1混合；
混合粉料制作工藝將質量百分比為50%±2%的超高分子量聚乙烯粉末，質量百分比為50%±2%的高強高模超高分子量聚乙烯纖維進行球磨混合12小時，形成均勻混合物；
成型工藝取100克 105克混合物加入設計好的髖關節(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UHMWPE復合材料的髖關節(jié)臼。有益效果由于采用了上述方案，選用醫(yī)藥級超高分子量聚乙烯UHMWPE粉末為基礎材料，并對其復合高強高模超高分子量聚乙烯纖維，充分利用了高強高模超高分子量聚乙烯的優(yōu)良品質，及超高分子量聚乙烯本身良好的生物相容性。另外，該關節(jié)白磨損后得到的磨屑尺寸偏離了人體巨噬細胞所能夠吞噬的尺寸范圍，降低了材料的生物反應，最終得到耐磨又穩(wěn)定的超低磨損、低生物反應的自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)臼。實驗表明，本發(fā)明制備的髖關節(jié)臼的磨損率約為1.886X10_7 mg ^nT1N-1，普通UHMWPE髖關節(jié)臼的磨損率為225.999X 10—7 mg .HT1N-1,是普通UHMWPE髖關節(jié)臼的磨損率的一百二十分之一。由此可見，自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)白的耐磨性有了大幅度提高。另外，自增強超高分子量聚乙烯髖關節(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胞不良反應的程度，對于提高人工髖關節(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
1、髖臼結晶度和熔點增加，晶面間距減小，增大了關節(jié)日的強度；
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、髖白表面對關節(jié)滑液的潤濕角減小，關節(jié)使用時潤滑性能增加；
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，減少了關節(jié)無菌性松動的幾率。
具體實施例方式
實施例I:該人造髖關節(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，具體工藝過程如下
超高分子量聚乙烯粉末處理工藝選用醫(yī)藥級超高分子量聚乙烯粉末為基礎材料，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，去除超高分子量聚乙烯粉末中的水分；選用高強高模超高分子量聚乙烯纖維為增強體材料，超高分子量聚乙烯長纖維是用分子量在100萬 500萬的聚乙烯所紡出的纖維，采用常用的纖維生產方法凝膠紡絲法生產，纖維直徑在30 μ m左右，長度3-5mm，密度O. 97 g/cm3，并與超高分子量聚乙烯粉末按質量比1:1混合；
混合粉料制作工藝將質量百分比為50%±2%的超高分子量聚乙烯粉末，質量百分比為50%±2%的高強高模超高分子量聚乙烯纖維進行球磨混合12小時，形成均勻混合物；
成型工藝取100克 105克混合物加入設計好的髖關節(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UHMWPE復合材料的髖關節(jié)臼。本發(fā)明選用醫(yī)藥級超高分子量聚乙烯UHMWPE粉末為基礎材料，并對其復合高強高模超高分子量聚乙烯纖維，充分利用了高強高模超高分子量聚乙烯的優(yōu)良品質，及超高分子量聚乙烯本身良好的生物相容性。另外，該關節(jié)臼磨損后得到的磨屑尺寸偏離了人體巨噬細胞所能夠吞噬的尺寸范圍，降低了材料的生物反應，最終得到耐磨又穩(wěn)定的超低磨損、低生物反應的自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)白。最后，將髖關節(jié)白表面拋光，經醫(yī)學消毒即得產品。
權利要求
1.一種自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)白的制備工藝，其特征是該人造髖關節(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，具體工藝過程如下超高分子量聚乙烯粉末處理工藝選用醫(yī)藥級超高分子量聚乙烯粉末為基礎材料，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，去除超高分子量聚乙烯粉末中的水分；選用高強高模超高分子量聚乙烯纖維為增強體材料，采用常用的纖維生產方法凝膠紡絲法生產，纖維直徑在30 μ m左右，長度3-5mm，密度O. 97 g/ cm3，并與超高分子量聚乙烯粉末按質量比1:1混合；混合粉料制作工藝將質量百分比為50%±2%的超高分子量聚乙烯粉末，質量百分比為50%±2%的高強高模超高分子量聚乙烯纖維進行球磨混合12小時，形成均勻混合物；成型工藝取100克 105克混合物加入設計好的髖關節(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UHMWPE復合材料的髖關節(jié)臼。
全文摘要
一種自增強超高分子量聚乙烯髖關節(jié)臼的制備工藝，屬于人造髖關節(jié)臼。髖臼選用醫(yī)用超高分子量聚乙烯粉末為基礎材料，并按一定方式復合添加高強高模UHMWPE長纖維，將混合料用模具加溫加壓制備出UHMWPE顆粒纖維復合材料的髖關節(jié)臼，最終得到超低磨損、低生物反應的超高分子量聚乙烯髖關節(jié)臼。優(yōu)點1、髖臼結晶度和熔點增加，晶面間距減小，增大了關節(jié)臼的強度；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、表面對關節(jié)滑液的潤濕角減小，關節(jié)使用時潤滑性能增加；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，減少了關節(jié)無菌性松動的幾率。
文檔編號A61L27/48GK102580159SQ201210064818
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權日2012年3月13日
發(fā)明者劉洪濤, 劉金龍, 吳高峰, 高繼萍 申請人:中國礦業(yè)大學