一种碳纤维绳织复合材料接骨板制造技术

本实用新型专利技术提供了一种碳纤维绳织复合材料接骨板，其由碳纤维/碳复合材料基体及其表面的复合涂层构成；所述复合涂层由下至上依次为碳硅涂层、三氧化二铝涂层和类金刚石涂层；所述碳纤维/碳复合材料基体外形为曲面结构。该接骨板颜色与自体骨色接近，外形呈曲面，与自体骨硬组织呈多点接触，避免了连续的面接触，有利于周边组织的供血，促进组织新生，且表层硬度高，摩擦系数小，不仅不易破损，且可阻断碳基颗粒的脱落，避免黑肤效应。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维绳织复合材料接骨板
本技术涉及一种接骨板，具体涉及一种碳纤维绳织复合材料接骨板，属于生物材料

技术介绍
骨骼作为人体的承力主体，因外伤导致骨折，需采用接骨材料。金属材料因其较高的力学性能一直是接骨材料的主体，但是，其临床上诸多应用问题，如弹性模量过高导致应力遮挡而造成的骨质疏松、断裂等术后并发症；医学影像伪影不利于术后诊断；易腐蚀溶解出有毒离子，取出植入物的二次手术等。近年来，随着具有优异力学的复合材料的快速发展，为接骨材料的无机非金属化迎来了良好契机。其中碳基材料具有良好的生物相容性，如无医学影像伪影、不释放有毒物质，纤维增强表现出与人体自生骨匹配的生物力学性能等优点。现有技术中设计的碳纤维增强复合材料接骨材料存在一些明显的技术问题：如中国专利(CN108171798A)公开的碳陶复合材料接骨板中短切碳纤维以均匀分布或非均匀分布的方式分布于结构架内且表面包覆有树脂碳，短碳纤维、非连续长纤维，力学性能欠佳，局部容易脱落。中国专利(CN108577957A)公开了一种碳/碳-碳化硅复合材料接骨板，其包括由0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布依次交替叠层形成的碳/碳复合材料基材，表面包覆有热解碳和碳化硅涂层。其布网叠层针刺连续纤维损伤大。以上接骨板不仅表面较平整，与自体骨组织容易形成连续的硬接触，而且也呈现出碳基材料深色特性而给患者带来心理上的不适感。
技术实现思路
针对现有技术中的接骨板存在的缺陷，本技术的目的是在于提供一种以碳纤维绳编织物复合碳材料为基体，表面设有由碳硅涂层、三氧化二铝涂层和类金刚石涂层构成的复合涂层的接骨板，该接骨板颜色与自体骨色接近，外形呈曲面，与自体骨硬组织呈多点接触，避免了连续的面接触，有利于周边组织的供血，促进组织新生，且表层硬度高，摩擦系数小，不仅不易破损，且可阻断碳基颗粒的脱落，避免黑肤效应。为了实现上述技术目的，本技术提供了一种碳纤维绳织复合材料接骨板，由碳纤维/碳复合材料基体及其表面的复合涂层构成；所述复合涂层由下至上依次为碳硅涂层、三氧化二铝涂层和类金刚石涂层；所述碳纤维/碳复合材料基体外形为曲面结构。本技术提供的碳纤维绳织复合材料接骨板中碳硅涂层主要是作为过渡涂层，由于碳纤维/碳复合材料基体表面存在碳纤维和碳基体间断分布，呈各向异性，而沉积碳硅层后，可以作为过渡层，有利于三氧化二铝涂层的均匀沉积，提高三氧化二铝涂层与碳纤维复合材料基体的结合能力。三氧化二铝涂层为白色，与骨的颜色相近，利于患者接受，同时三氧化二铝涂层与类金刚石涂层结合能力较好，改善类金刚石涂层附着能力。类金刚石涂层作为最外层，硬度高、摩擦系数小，生物相容性好有利于组织生长，且可以阻挡内层破损扩散，膜层薄，透明度好，不遮挡三氧化二铝的成色。作为一个优选的方案，所述碳硅涂层为热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅复合涂层。这些碳硅涂层涉及的热解碳材料、碳化硅材料以及热解碳/碳化硅复合材料是行业内公知材料。作为一个优选的方案，所述碳硅涂层的厚度为50μm～200μm。碳硅涂层相对较厚，目的是将碳纤维/碳复合材料基体表面铺平，有利后续均匀沉积三氧化二铝涂层。作为一个优选的方案，所述三氧化二铝涂层的厚度为2μm～10μm。作为一个优选的方案，所述类金刚石涂层厚度为5nm～50nm。类金刚石涂层较薄，保持较高的透明度，避免对三氧化二铝成色遮挡。作为一个优选的方案，所述碳纤维/碳复合材料基体由碳纤维绳织物及其内部的碳材料构成(碳材料分布在碳纤维表面和填充在碳纤维之间)。作为一个优选的方案，所述碳纤维绳织物为斜纹织物、V纹织物或链条形织物。斜纹织物相对具有柔性，而V纹织物或链条形织物相对具有刚性，可以根据实际需要进行选择。作为一个优选的方案，所述碳纤维绳织复合材料接骨板表面设有孔径大小为0.5mm～10mm的固定孔。固定孔的分布和数量根据实际应用过程中的需要确定。本技术提供了一种碳纤维绳织复合材料接骨板的制备方法，包括以下具体步骤：1)将复数根(例如1k(k表示一千根)、1.5k、3k、6k、12k、24k……)碳纤维束加捻成绳，再将3束以上碳纤维绳编织成织物(外形呈麻花状，具体有斜纹、V纹、链条等)，再利用模具辅助制成接骨板碳纤维预制体；2)将碳纤维预制体经化学气相渗透和/或液体浸渍增密，制成所需要的碳纤维/碳复合材料接骨板坯体；化学气相沉积增密基体碳的过程为：将碳纤维预制体置于沉积炉中，在850℃～1300℃温度下，通入含碳气源，沉积20h～200h；浸渍-裂解增密基体碳的过程为：将碳纤维预制体依次经过树脂(如酚醛树脂)或沥青真空加压浸渍、固化和裂解处理；浸渍压力为1.0MPa～5.0MPa，浸渍时间为2h～10h；固化温度为160℃～230℃，固化时间为10h～50h；树脂裂解温度为900℃～1050℃，压力为常压，裂解时间为2h～20h；沥青裂解温度为750℃～850℃，压力为50MPa～200MPa，裂解时间为2h～20h；3)对增密后的碳纤维/碳复合材料接骨板坯体进行加工，包括切割端部或加工固定孔等，固定孔孔径大小为0.5mm～10mm；其中，固定孔也可在碳纤维预制体制备过程中进行预留，可有效避免后期加工中去除对碳纤维/碳复合材料接骨板损伤带来的力学性能降低；4)将所得的坯体放入高温炉中处理，在真空或保护气氛条件下加热进行除杂，处理条件为：温度1500℃～2300℃，保温1h～10h(该步骤可根据实际选择采用或不采用)；5)将碳纤维/碳复合材料接骨板坯体表面制备复合涂层，得到碳纤维/碳复合材料接骨板；复合涂层为热解碳层或/和碳化硅层+三氧化二铝层+类金刚石涂层复合结构，其制备方法如下：热解碳层通过化学气相沉积生成，生成条件：采用气体碳源(如甲烷等)，在900℃～1500℃温度下沉积10h～50h；碳化硅层通过化学气相沉积，生产条件：采用三氯甲基硅烷和氢气等，在900℃～1300℃温度下，沉积时间为10h～50h；三氧化二铝层通过磁控溅射生成，生成条件：真空度为1×10-1Pa～5×10-1Pa；工件负偏压为50V～200V；Ar流量为20sccm～200sccm；O2流量为10sccm～100sccm；Al靶材，纯度为99wt％，功率为1kw～3kw；料台公转速度为10r/min～30r/min；沉积温度为200℃～300℃；沉积时间为30min～300min；类金刚石层通过等离子增强化学气相沉积生成，生成条件：真空度为1×10-1Pa～5×10-1Pa；工件负偏压为10V～200V；Ar流量为50sccm～120sccm；离子源功率为0.5kW～5kW；烃类气体(如CH4、C2H2等)流量为10sccm～500sccm；加热温度为80℃～300℃；沉积时间为10min～60min。本技术提供的碳纤维绳织复合材料接骨板主要用于骨折修复所使用的接骨材料。相对现有技术，本技术提供的有益技术效果：1)本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维绳织复合材料接骨板，其特征在于：由碳纤维/碳复合材料基体(4)及其表面的复合涂层构成；所述复合涂层由下至上依次为碳硅涂层(3)、三氧化二铝涂层(2)和类金刚石涂层(1)；所述碳纤维/碳复合材料基体外形为曲面结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维绳织复合材料接骨板，其特征在于：由碳纤维/碳复合材料基体(4)及其表面的复合涂层构成；所述复合涂层由下至上依次为碳硅涂层(3)、三氧化二铝涂层(2)和类金刚石涂层(1)；所述碳纤维/碳复合材料基体外形为曲面结构。


2.根据权利要求1所述的一种碳纤维绳织复合材料接骨板，其特征在于：所述碳硅涂层为热解碳涂层、碳化硅涂层或热解碳/碳化硅复合涂层。


3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维绳织复合材料接骨板，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭周建，张翔，王斌，刘波，蔡志霞，
申请(专利权)人：湖南碳康生物科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43