【摘要】：與普通聚乙烯和其它工程塑料相比,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作為一種熱塑性工程塑料具有良好的耐磨性、自潤滑性、耐沖擊性、耐腐蝕性和良好的生物相容性等,在機(jī)械、化工、紡織和醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域均具有非常廣泛的應(yīng)用前景,尤其作為人工關(guān)節(jié)軟骨---關(guān)節(jié)臼置換材料與金屬或陶瓷關(guān)節(jié)頭組合構(gòu)成目前臨床普遍采用的人工關(guān)節(jié)。但在使用過程中,因磨損產(chǎn)生的大量磨屑易聚積并誘發(fā)機(jī)體細(xì)胞產(chǎn)生一系列不良生物反應(yīng),導(dǎo)致假體周圍骨質(zhì)溶解和無菌松動(dòng),嚴(yán)重影響了人工關(guān)節(jié)的質(zhì)量和使用壽命。因此,提高UHMWPE的耐磨性能并減少磨損顆粒的產(chǎn)生,對(duì)于延長人工關(guān)節(jié)材料的臨床壽命,減少患者痛苦具有重要意義。主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)采用二苯甲酮(BP)作為引發(fā)劑,在UHMWPE粉體上接枝全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯(PFAMAE),探討了各因素對(duì)接枝率的影響以及接枝對(duì)UHMWPE擦學(xué)性能的影響;在接枝全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯的基礎(chǔ)上,對(duì)UHMWPE-g-PFAMAE填充納米PTFE(Nano-PTFE),考察填充后復(fù)合材料的力學(xué)與摩擦學(xué)性能及其磨損機(jī)理。通過對(duì)UHMWPE紫外光接枝PFAMAE產(chǎn)物的紅外光譜分析,證實(shí)了PFAMAE接枝的成功,通過單因素實(shí)驗(yàn)得出最優(yōu)的接枝工藝條件�？疾炝私又骍HMWPE-g-PFAMAE材料的力學(xué)及摩擦學(xué)性能,結(jié)果表明:經(jīng)過PFAMAE接枝改性后,UHMWPE材料的摩擦系數(shù)和磨損率都有不同程度的降低,拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率和硬度也均得到改善。將納米PTFE與UHMWPE-g-PFAMAE填充復(fù)合的實(shí)驗(yàn)證明:當(dāng)添加1%Nano-PTFE時(shí),復(fù)合材料表現(xiàn)出最低的磨損率和摩擦系數(shù);并借助SEM表征了材料的磨損面和轉(zhuǎn)移膜形貌,發(fā)現(xiàn)改性前后復(fù)合材料的磨損機(jī)理從磨粒磨損轉(zhuǎn)變到粘著磨損。(2)在(1)的基礎(chǔ)上,采用BP作為引發(fā)劑,丙烯酸(AA)為接枝單體,借助紫外光對(duì)UHMWPE進(jìn)行接枝改性,再將PA粉末對(duì)接枝后的產(chǎn)物UHMWPE-g-AA進(jìn)行共混改性,考察了UHMWPE-g-AA/PA共混材料的力學(xué)與摩擦學(xué)性能及其磨損機(jī)理。結(jié)果表明,當(dāng)PA含量為4%時(shí),UHMWPE-g-AA/PA共混材料的摩擦學(xué)性能最好,摩擦系數(shù)降低到0.193,磨損率為5.89×10-7mm3/(N·m)。此時(shí)材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率也最優(yōu)。從共混材料的磨損面形貌SEM可知,無論添加PA的多少,其磨損機(jī)理都主要表現(xiàn)為磨粒磨損,填料的加入只是改善了犁溝的寬度和深度。(3)用硅烷偶聯(lián)劑KH560對(duì)納米SiO2進(jìn)行表面處理,然后將其與UHMWPE-g-AA復(fù)合,考察了Nano-SiO2對(duì)UHMWPE-g-AA/Nano-SiO2復(fù)合材料力學(xué)及摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:在UHMWPE-g-AA中引入納米SiO2,能大幅提升復(fù)合材料的硬度,當(dāng)納米SiO2含量為2%時(shí),復(fù)合材料的拉伸和斷裂伸長率最好。當(dāng)Nano-SiO2含量在3%左右時(shí),UHMWPE-g-AA/SiO2復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能最好,其摩擦系數(shù)為0.213,磨損率為3.53×10-7mm3/(N·m)。從磨損面的SEM照片可以看出,當(dāng)Nano-SiO2含量低于3%時(shí),復(fù)合材料主要表現(xiàn)出磨粒磨損與輕微塑性變形的特征;而當(dāng)Nano-SiO2含量大于3%時(shí),其磨損機(jī)理則為粘著磨損和疲勞磨損;只有在Nano-SiO2含量為3%時(shí),復(fù)合材料主要呈現(xiàn)出粘著磨損的特征。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08

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本文編號(hào)：2416995