新型氧化穩(wěn)定型高交聯(lián)超高分子量聚乙烯研究.pdf

1、由于其優(yōu)異的力學(xué)性能、耐摩擦磨損性能、生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性等,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)廣泛用于人工關(guān)節(jié)內(nèi)襯受力材料。然而,UHMWPE在人體內(nèi)長期摩擦磨損會產(chǎn)生磨屑,導(dǎo)致假體松動、脫位、骨溶解等癥狀。γ射線或電子束輻照交聯(lián)技術(shù)(輻照+熱處理)用以提高UHMWPE的耐磨性,但同時也會顯著降低其力學(xué)性能。
　　維生素E(α-生育酚)廣泛用作UHMWPE的抗氧化劑,將其在模壓輻照前或輻照后與UHMWPE共混以穩(wěn)定輻照在聚乙烯中

2、產(chǎn)生的殘留自由基。因?yàn)榫S生素E分子里的酚羥基可以有效地捕捉輻照帶來的自由基,所以少量維生素E的加入(如0.1wt％)就能夠有效地提高輻照交聯(lián)UHMWPE的氧化穩(wěn)定性。然而,維生素E對UHMWPE輻照交聯(lián)有一定的抑制作用,另一方面,高能射線可能淬滅部分維生素E的活性。
　　本文采用多酚抗氧化劑穩(wěn)定輻照交聯(lián)UHMWPE,設(shè)想含多酚化合物的聚乙烯在高劑量電子束輻照后仍保持良好的抗氧化活性。將多酚抗氧化劑,包括咖啡酸、沒食子酸和沒食子酸十

3、二酯等,分別與UHMWPE共混,然后模壓成型,用電子束輻照交聯(lián)。
　　加速老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,含0.3wt%多酚抗氧化劑的UHMWPE,在電子束輻照交聯(lián)以及富氧環(huán)境加速老化一周后仍保持優(yōu)異的氧化穩(wěn)定性。含低含量(0.05%和0.1%)多酚抗氧化劑的UHMWPE在高溫(100,110和120°C)空氣氣氛中的氧化動力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,UHMWPE在到達(dá)氧化誘導(dǎo)時間之前,幾乎不發(fā)生氧化;多酚抗氧化劑可以顯著提高聚乙烯在高溫空氣氣氛中的氧化

4、穩(wěn)定性。同時,還研究分析了UHMWPE的高溫氧化產(chǎn)物,提出了多酚化合物可能的抗氧化機(jī)理。
　　維生素E和沒食子酸十二酯會不同程度地抑制UHMWPE輻照交聯(lián),而咖啡酸和沒食子酸對其輻照交聯(lián)幾乎沒有抑制作用。UHMWPE的力學(xué)性能(包括拉伸性能和沖擊性能)在高劑量電子束輻照以及加速老化后會有所下降,而多酚抗氧化劑的加入可以保持其力學(xué)性能。
　　本文還研究了電子束輻照交聯(lián)UHMWPE等溫結(jié)晶行為與其輻照劑量、交聯(lián)度和結(jié)晶溫度的關(guān)系