專利名稱：一種用于立體定向頭架的聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種神經(jīng)外科醫(yī)療器械材料，還涉及其制備方法。
背景技術(shù)：
在神經(jīng)外科手術(shù)中，立體定向系統(tǒng)扮演著重要的角色，它對于顱內(nèi)病變的診斷、 定位、治療起著重要的影響；而頭架是整個立體定向系統(tǒng)的核心部件，它對于整個定 向系統(tǒng)的穩(wěn)定性及病人治療的整個過程至關(guān)重要。為了滿足強度、剛度、尺寸穩(wěn)定性 和消毒等要求，目前國內(nèi)頭架大部分采用金屬材料。這些金屬頭架，在使用中，已經(jīng) 發(fā)現(xiàn)有以下弊端，急需提高和改進-
1) 重量達3kg以上，患者在安裝頭架后，極不舒服；
2) 在CT (電子計算機體層攝影，Computed Tomography)掃描中，金屬材料會遮 擋CT影像，造成金屬偽影，對診斷造成不利影響。
而在MRI (核磁共振成像，Magnetic Resonance Image)掃描過程中，不同磁化率 的材料界面附近，磁場強度會有變動，這種情況下會產(chǎn)生磁化率偽影。在鐵磁性材料 附近經(jīng)?？梢钥吹絿乐氐拇呕蕚斡?；另一方面在MRI掃描過程中，磁場強度和磁場 方向不斷發(fā)生變化，有可能使磁場中的物體產(chǎn)生渦流，渦流會使掃描圖像產(chǎn)生嚴重的 變形，致使掃描結(jié)果不準確，對診斷造成不利影響。
為了避免在CT中造成金屬偽影、在MRI中造成磁化率偽影或產(chǎn)生渦流對掃描結(jié) 果造成的不利影響，現(xiàn)有金屬頭架不能夠進入MRI磁場中，臨床中頭架基環(huán)都是安裝 在患者頭的下部，利用安裝立柱過渡連接在頭上，增加了多余連接，降低了安裝精度， 并且增加了頭架的安裝難度，降低了臨床操作的簡便性。
而造成以上弊端的主要原因就是-
1) 金屬材料比重大，致使頭架重；
2) 金屬材料電磁性強，造成磁化率偽影和渦流偽影。
為了克服采用金屬材料制作頭架造成的上述弊端，也有人提出使用聚醚醚酮復(fù)合 材料制作頭架，但是目前普通的碳纖維增強聚醚醚酮復(fù)合材料沒有足夠的剛度和強度 來滿足CT、 MRI掃描當中所要求的尺寸穩(wěn)定性，特別是要在反復(fù)高溫消毒的條件下 保證頭架不變形。另外，由于碳纖維增強聚醚醚酮復(fù)合材料對磁場的影響，仍有可能產(chǎn)生磁化率偽影，從而降低MRI的精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)剛度和強度不足、仍可能產(chǎn)生磁化率偽影的不足，本發(fā)明提供 一種用于立體定向頭架的聚醚醚酮復(fù)合材料，減輕了生產(chǎn)原材料的比重，對導(dǎo)電性能、 磁化率進行了改性，有效減小形變。
本發(fā)明還提供涉及該種復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括無機填料、改性劑、基體樹脂
和增強纖維，其各成分的重量百分比為無機填料含量為35 52%，改性劑含量為3 5%，基體樹脂含量為25 35%，增強纖維占20% 25%;其中無機填料由玻璃纖維、
云母、超細碳酸鈣按重量百分比2: 1: l組成；改性劑為鈦酸酯/鋁酸酯或硅烷偶聯(lián)劑；
基體樹脂為聚醚醚酮；增強纖維為短切碳纖維。該復(fù)合材料不僅能提高頭架剛度，而
且能降低成本，是一種非常有前途的復(fù)合材料。 材料制備步驟如下-
1) 將短切碳纖維置于濃度為15 35X環(huán)氧丙酮溶液中浸潤24h后，對充分浸潤的 碳纖維在1.17 1.33meV的劑量范圍內(nèi)進行Y射線輻照處理，對處理后的碳纖維烘干 處理；
2) 聚醚醚酮放置在氧、氫或氬等離子體氣氛中照射30分鐘；
3) 將聚醚醚酮、改性劑、無機填料按上述比例投入密煉機，密煉時間15 20min， 密煉溫度38(TC，出料料溫35(TC，密煉好的物料為團狀料，不能有未塑化的粉料或顆 粒料放出，如果出現(xiàn)有未塑化的粉料或顆粒料，則應(yīng)該清空機器內(nèi)存料，重新加入新 料進行本步驟；
4) 將第3步的產(chǎn)品加入到雙螺桿擠出機加料筒中，并從擠出機纖維喂料口加入短 切碳纖維；
5) 保持擠出機料筒溫度380 40(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為15~20r/min，切刀轉(zhuǎn)速調(diào)整到顆 粒料長度3 4mm，進行擠出造粒；
6) 采用第5步生產(chǎn)的塑粒料在16(TC干燥2小時后，在390'C料筒溫度下注射， 注射壓力為140MPa，模具溫度200'C，恒溫保壓90秒即成型立體定向頭架。
本發(fā)明的有益效果是由于采用本發(fā)明合理的選擇基體和增強物的種類，減輕了生產(chǎn)原材料的比重，并且通過填料對導(dǎo)電性能、磁化率進行改性，改善其在CT/MRI 工作環(huán)境中的性能，臨床實驗表明
采用Y射線改性碳纖維、離子體改性聚醚醚酮，通過加入改性劑，很好地提高它 們表面的極性和親水性，提高了各種成分的界面結(jié)合強度，提高了復(fù)合材料的強度。
添加無機填料起到承載、減小變形的作用，并且由于磁化率的調(diào)整使頭架在MRI
環(huán)境中完全消除對磁場的影響從而不會產(chǎn)生磁化率偽影，從而獲得更清晰的掃描圖像， 大大增強的診斷的準確性，而且制備工藝比較簡單、成本較低。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
具體實施例方式
實施實例1:
一種用于立體定向頭架的聚醚醚酮復(fù)合材料，包括無機填料含量為1.2kg，改性劑 含量為0.16kg，基體樹脂含量為O.汰g，增強纖維含量為0.25kg;無機填料由玻璃纖維、 云母、超細碳酸鈣按重量百分比2: 1: l組成，改性劑為鈦酸酯；基體樹脂為聚醚醚 酮；增強纖維為短切碳纖維；將碳纖維置于環(huán)氧丙酮溶液中浸潤24h，后對充分浸潤 的碳纖維在1.20meV的劑量進行Y射線輻照處理，對處理后的碳纖維烘干處理，采用 氧離子體處理聚醚醚酮30分鐘左右，將聚醚醚酮、鈦酸酯、無機填料投入密煉機，密 煉時間15min，密煉溫度380'C，出料料溫350'C，將出料加入到雙螺桿擠出機加料筒 中，并從擠出機纖維喂料口加入短切碳纖維，保持擠出機料筒溫度380°C，螺桿轉(zhuǎn)速 為15r/min，切刀轉(zhuǎn)速調(diào)整到顆粒料長度3 4mm,進行擠出造粒；塑粒料在16(TC干燥 2小時，3卯。C料筒溫度下注射，注射壓力為140MPa，模具溫度20(TC，恒溫保壓90 秒即成型立體定向頭架。 '
實施實例2:
一種用于立體定向頭架的聚醚醚酮復(fù)合材料，包括無機填料含量為2kg，改性劑 含量為0.16kg，基體樹脂含量為1.25kg，增強纖維含量為0.25kg;無機填料由玻璃纖 維、云母、超細碳酸鈣按重量百分比2: 1: l組成，改性劑為硅烷偶聯(lián)劑；基體樹脂 為聚醚醚酮；增強纖維為短切碳纖維；將碳纖維置于環(huán)氧丙酮溶液中浸潤24h，后對 充分浸潤的碳纖維在1.20 meV的劑量進行Y射線輻照處理，對處理后的碳纖維烘干處 理，采用氧離子體處理聚醚醚酮30分鐘左右，將聚醚醚酮、硅烷偶聯(lián)劑、無機填料投入密煉機，密煉時間20min，密煉溫度38(TC，出料料溫35(TC，將出料加入到雙螺桿 擠出機加料筒中，并從擠出機纖維喂料口加入短切碳纖維，保持擠出機料筒溫度380 °C,螺桿轉(zhuǎn)速為20r/min，切刀轉(zhuǎn)速調(diào)整到顆粒料長度3~4mm，進行擠出造粒；塑粒 料在16(TC干燥2小時，39(TC料筒溫度下注射，注射壓力為140MPa，模具溫度200 °C，恒溫保壓卯秒即成型立體定向頭架。
權(quán)利要求
1、一種用于立體定向頭架的聚醚醚酮復(fù)合材料，包括無機填料、改性劑、基體樹脂和增強纖維，其特征在于各成分的重量百分比為無機填料含量為35～52％，改性劑含量為3～5％，基體樹脂含量為25～35％，增強纖維占20％～25％；其中無機填料由玻璃纖維、云母、超細碳酸鈣按重量百分比2∶1∶1組成；改性劑為鈦酸酯/鋁酸酯或硅烷偶聯(lián)劑；基體樹脂為聚醚醚酮；增強纖維為短切碳纖維。
2、 一種制備權(quán)利要求1所述聚醚醚酮復(fù)合材料的方法，其特征在于包括下述步驟(a) 將短切碳纖維置于濃度為15~35%環(huán)氧丙酮溶液中浸潤24h后，對充分浸 潤的碳纖維在1.17 1.33 meV的劑量范圍內(nèi)進行y射線輻照處理，對處理后的 碳纖維烘干處理；(b) 聚醚醚酮放置在氧、氫或氬等離子體氣氛中照射30分鐘；(c) 將聚醚醚酮、改性劑、無機填料按上述比例投入密煉機，密煉時間 15 20min，密煉溫度380。C，出料料溫350°C，密煉好的物料為團狀料，不能有 未塑化的粉料或顆粒料放出，如果出現(xiàn)有未塑化的粉料或顆粒料，則應(yīng)該清空機 器內(nèi)存料，重新加入新料進行本步驟；(d) 將步驟(c)的產(chǎn)品加入到雙螺桿擠出機加料筒中，并從擠出機纖維喂料口加 入短切碳纖維；(e) 保持擠出機料筒溫度380 40(TC，螺桿轉(zhuǎn)速為15~20r/min，切刀轉(zhuǎn)速調(diào)整 到顆粒料長度3 4mm，進行擠出造粒；(f) 采用步驟(e)生產(chǎn)的塑粒料在16(TC干燥2小時后，在39(TC料筒溫度下注射， 注射壓力為140MPa，模具溫度200。C，恒溫保壓90秒即成型立體定向頭架。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于立體定向頭架的聚醚醚酮復(fù)合材料及其制備方法，包括重量百分比為35～52％的無機填料，3～5％的改性劑，25～35％的基體樹脂，20％～25％的增強纖維，將增強纖維置于環(huán)氧丙酮溶液中浸潤后進行γ射線輻照處理，隨后烘干；將聚醚醚酮放置在氧、氫或氬等離子體氣氛中照射30分鐘后與改性劑、無機填料按上述比例進行密煉，將產(chǎn)品與短切碳纖維加入雙螺桿擠出機進行擠出造粒；對塑粒料干燥、注射、恒溫保壓后即成型立體定向頭架。本發(fā)明減輕了生產(chǎn)原材料的比重，改善其在CT/MRI工作環(huán)境中的性能。
文檔編號C08K3/26GK101508821SQ200910021610
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者傅增祥, 峣 劉, 卜毅男, 遠 姚, 欣 鄭, 金若鵬 申請人:西北工業(yè)大學