耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医用高分子材料的技术领域，具体涉及一种高耐磨高抗氧超高分子量聚乙烯材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供一种耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料，其包括以下组分：超高分子量聚乙烯95～99.99重量份，白藜芦醇0.01～5重量份。本发明专利技术所得超高分子量聚乙烯材料兼具优异的抗氧化性能和耐磨性能，材料的力学亦有良好的表现。的力学亦有良好的表现。

【技术实现步骤摘要】
耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医用高分子材料的
，具体涉及一种高耐磨高抗氧超高分子量聚乙烯材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超高分子量聚乙烯(UHMWPE)特指分子量大于1.5
×
106g/mol的线性聚乙烯(PE)，由于其具备诸多优异的性能，如极高的韧性，优秀的耐磨性能以及生物相容性，而被用于假体全关节植入术领域，作为人工骨关节材料。但在长期服役过程中其磨损碎屑会导致骨溶解，进而致使关节置换失败，是临床最为关注的问题。而通过电子束/放射性同位素辐照UHMWPE提高其交联密度，进而降低磨耗，已成为解决此问题一种行之有效的方法。但辐照之后残留的自由基会导致辐照UHMWPE制品的氧化，进而使材料变脆，反而严重影响UHMWPE植入体的寿命。
[0003]自2007年来，维生素E(V
E
)已被用于稳定交联UHMWPE植入体，并临床使用。V
E
是常用的生物相容抗氧化剂，其通过将来自酚羟基的质子提供给残余自由基而实现捕获效果，达到抗氧化的效果。然而根据Oral等人的研究(Biomaterials 29(2008)3557
–
3560)，V
E
的加入会抑制UHMWPE的辐照交联，V
E
的含量越高，辐照之后的制品交联密度就越低，这会严重影响材料的耐磨性能。这是由于V
E
分子容易在辐照期间即与UHMWPE的端基自由基和烷链自由基反应，而由于V
E
单个分子上仅有一个酚羟基，与UHMWPE端基自由基/烷链自由基反应后相当于起到“封端”的作用，导致降低辐照效率，抑制了UHMWPE交联密度的提升。而与UHMWPE端基自由基/烷链自由基反应后的V
E
分子也无法在材料后续的服役过程中起到抗氧化作用。而通过降低V
E
含量而试图降低对交联的抑制也会使得制品的抗氧化性能达不到理想的水平。所以寻找替代V
E
的抗氧化剂稳定交联UHMWPE植入体，解决材料抗氧化性能与交联密度之间的冲突，是很有必要的。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种超高分子量聚乙烯材料，所得材料兼具优异的抗氧化性能和耐磨性能，材料的力学亦有良好的保持。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料，其包括以下组分：超高分子量聚乙烯95～99.99重量份，白藜芦醇0.01～5重量份。
[0007]进一步，所述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料于200℃下在纯氧气氛中的氧化诱导时间为30～70min。
[0008]进一步，所述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料在5000次往复摩擦后体积磨耗为4
×
10
‑4～9
×
10
‑4mm3/Nm，摩擦系数为0.053～0.056。
[0009]进一步，根据具体使用领域，本专利技术的耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的组分还包括白油、聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、碳酸钙、滑石粉、石英粉、金属质粉、天
然珊瑚粉、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、纤维素纤维或玻璃纤维等功能改性剂。
[0010]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法，所述制备方法为：先将白藜芦醇(RSV)与超高分子量聚乙烯混匀得白藜芦醇/超高分子量聚乙烯复配物，然后将复配物成型即得耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料。
[0011]进一步，所得耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料进一步进行辐照处理；辐照处理后的材料交联密度会进一步提高，并且会提高其耐磨性能。
[0012]进一步，所述辐照处理的方法为：将成型的耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的坯料置入辐照源中进行高能射线辐照。
[0013]进一步，所述辐照处理的方法中，所采用的辐照源为γ射线或电子束，辐照剂量率为5～200kGy/h，辐照剂量为50～150kGy。
[0014]进一步，上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法中，将白藜芦醇与超高分子量聚乙烯混匀得白藜芦醇/超高分子量聚乙烯复配物的方法为：将白藜芦醇和超高分子量聚乙烯在溶剂的作用下搅拌2～5小时混匀，然后除去溶剂即可。
[0015]进一步，上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法中，所述溶剂选自：丙酮、乙醇、异丙醇或石油醚。
[0016]进一步，上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法中，除去溶剂采用真空干燥的方式，干燥温度40～60℃，干燥时间7～14天。
[0017]进一步，上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法中，所述成型采用模压烧结成型、等静压成型、柱塞挤出或动态保压注塑成型方法。
[0018]进一步，上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法中，所述模压烧结成型的方法为：首先将复配物填入模具腔体内部后致密化为生坯，然后对生坯料进行烧结，烧结后冷却至室温脱模。
[0019]进一步，上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法中，致密化温度70～90℃，致密化压力80～100MPa，致密化时间5～60min。
[0020]进一步，所述模压烧结成型的方法中，烧结温度160～250℃，烧结压力0～50MPa，烧结时间10～240min。
[0021]本专利技术要解决的第三个技术问题是指出上述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料在人工骨关节材料、骨外科相关的骨螺钉、骨环扎材料、骨固定材料、人体可穿戴，医用包装、管道运输或磨耗件内衬中的用途。
[0022]本专利技术要解决的第四个技术问题是提供一种提高超高分子量聚乙烯耐磨性能的方法，所述方法为：在超高分子量中加入白藜芦醇混匀得白藜芦醇/超高分子量聚乙烯复配物，然后将复配物成型即可。
[0023]进一步，所述提高超高分子量聚乙烯耐磨性能的方法还包括：将复配物成型后进行辐照处理。
[0024]进一步，所述辐照处理的方法为：将成型的复配物置入辐照源中进行高能射线辐照。
[0025]进一步，所述辐照处理的方法中，所采用的辐照源为γ射线或电子束，辐照剂量率为5～200kGy/h，辐照剂量为50～150kGy。
[0026]本专利技术要解决的第五个技术问题是提供一种同时提高超高分子量聚乙烯抗氧性
和耐磨性的方法，所述方法为：在超高分子量中加入白藜芦醇混匀得白藜芦醇/超高分子量聚乙烯复配物，然后将复配物成型即可。
[0027]进一步，所述同时提高超高分子量聚乙烯抗氧性和耐磨性的方法还包括：将复配物成型后进行辐照处理。
[0028]进一步，所述辐照处理的方法为：将成型的复配物置入辐照源中进行高能射线辐照。
[0029]进一步，所述辐照处理的方法中，所采用的辐照源为γ射线或电子束，辐照剂量率为5～200kGy/h，辐照剂量为50～150kGy。
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，其包括以下组分：超高分子量聚乙烯95～99.99重量份，白藜芦醇0.01～5重量份。2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料于200℃下在纯氧气氛中的氧化诱导时间为30～70min。3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料在5000次往复摩擦后体积磨耗为4
×
10
‑4～9
×
10
‑4mm3/Nm，摩擦系数为0.053～0.056。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料，其特征在于，所述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的组分还包括白油、聚乙烯蜡、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、碳酸钙、滑石粉、石英粉、金属质粉、天然珊瑚粉、石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、纤维素纤维或玻璃纤维。5.权利要求1～4任一项所述的耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先将白藜芦醇与超高分子量聚乙烯混匀得白藜芦醇/超高分子量聚乙烯复配物，然后将复配物成型得耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料。6.根据权利要求5所述的耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料需进行辐照处理；进一步，所述辐照处理的方法为：将成型得到的耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的坯料置入辐照源中进行高能射线辐照；进一步，所述辐照处理的方法中，所采用的辐照源为γ射线或电子束，辐照剂量率为5～200kGy/h，辐照剂量为50～150kGy。7.根据权利要求5或6所述的耐磨抗氧超高分子量聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，所述将白藜芦醇与超高分子量聚乙烯混匀得白藜芦醇/超高分子量聚乙烯复配物的方法为：将白藜芦醇和超高分子量聚乙烯在溶剂的作用下搅拌2～5小时...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柯，董澎，张琴，傅强，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：