超高分子量聚乙烯接枝改性及其摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是重要的人工關(guān)節(jié)置換材料之一,已經(jīng)有很多年的研究歷史。但是,此類人工關(guān)節(jié)的磨粒仍是導(dǎo)致關(guān)節(jié)松動(dòng)和失效的主要原因之一,因此提高LIHMWPE人工關(guān)節(jié)材料的潤(rùn)滑性和耐磨性對(duì)延長(zhǎng)關(guān)節(jié)使用壽命具有重要意義。
　　 本研究模仿天然關(guān)節(jié)軟骨表層刷狀潤(rùn)滑劑的結(jié)構(gòu)和功能,通過接枝制備UHMWPE改性潤(rùn)滑材料,并研究其摩擦學(xué)特性。合成了新的磷酸膽堿衍生物。用銷盤式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)儀研究了該化合物在水潤(rùn)滑條件下的潤(rùn)滑性能

2、,探討了潤(rùn)滑分子機(jī)理。研究表明,由于磷酸膽堿有正負(fù)兩性電荷結(jié)構(gòu),水潤(rùn)滑條件下磷酸膽堿衍生物比丙烯酸有更好的潤(rùn)滑性能。如果將聚丙烯酸以化學(xué)鍵接枝到UHMWPE基體上,一方面增加了聚丙烯酸與UHMWPE基體的結(jié)合力,聚丙烯酸不易被擠出摩擦面,另一方面增加了“刷子”的厚度,每條“毛刷”的親水基團(tuán)也會(huì)增加。三種效應(yīng)都可提高潤(rùn)滑效果。另外,如果能將磷酸膽堿結(jié)構(gòu)接枝到UHMWPE上,又能進(jìn)一步提高其生物相容性。
　　 本研究模仿天然關(guān)節(jié)軟骨

3、表層刷狀潤(rùn)滑劑的結(jié)構(gòu)和功能,制備了改性UHMWPE潤(rùn)滑材料,在干摩擦和水潤(rùn)滑條件下研究了它的摩擦磨損性能。分別用過氧化二苯甲酰和二苯甲酮作為引發(fā)劑,在UHMWPE粉體上接枝聚丙烯酸,討論了各種因素對(duì)接枝率的影響。實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)過氧化二苯甲酰熱引發(fā)的接枝反應(yīng),在UHMWPE5g、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時(shí)間1h、過氧化二苯甲酰0.03g、單體濃度0.14g/Ml時(shí),接枝率可達(dá)20％。而對(duì)二苯甲酮光引發(fā)的接枝反應(yīng),在丙烯酸濃度0.16g/Ml、

4、反應(yīng)溫度60℃、UHMWPE5g、二苯甲酮0.15g、反應(yīng)時(shí)間15分的條件下,接枝率為8.9%。將接枝了聚丙烯酸的粉體在190℃、30分條件下熱壓成片狀材料,在銷盤式摩擦磨損試驗(yàn)儀上進(jìn)行摩擦學(xué)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,無論是在干摩擦還是水潤(rùn)滑條件下,接枝了聚丙烯酸的UHMWPE,它的摩擦系數(shù)和磨損率都有不同程度的降低。通過酯化和開環(huán)反應(yīng),在UHMWPE粉體上接枝磷酸膽堿結(jié)構(gòu),并討論了各種影響因素對(duì)接枝率的影響。然后將其在190℃、30分條件下熱壓