本文關(guān)鍵詞：超高分子量聚乙烯關(guān)節(jié)的生物降解行為研究

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【摘要】：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有優(yōu)越的物理、化學(xué)性能和良好的生物相容性,是比較理想的醫(yī)用高分子材料,廣泛應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)領(lǐng)域。隨著設(shè)計、加工、制造以及置換手術(shù)水平的提高,UHMWPE關(guān)節(jié)的使用壽命最長可達(dá)20年以上。據(jù)不完全統(tǒng)計,2011年我國骨科醫(yī)生共實施人工關(guān)節(jié)置換術(shù)約20萬例,2012年約24萬例,呈逐年增長趨勢,導(dǎo)致雖然人工關(guān)節(jié)失效比例不斷下降,每年報告的失效案例數(shù)目仍不斷增加,引起醫(yī)院、關(guān)節(jié)廠商和研究人員的普遍關(guān)注。本文通過整理、總結(jié)UHMWPE關(guān)節(jié)的生物降解機(jī)理,得出UHMWPE關(guān)節(jié)使用性能的變化主要來源于凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的改變,本質(zhì)上是高聚物鏈段分子在環(huán)境作用下發(fā)生的松馳運動。通過物理化學(xué)、高分子物理的基本原理,從理論上給出了溫度、應(yīng)力、溶劑水分子對UHMWPE關(guān)節(jié)降解影響的單一作用機(jī)制及協(xié)同效應(yīng),建立了UHMWPE關(guān)節(jié)降解的數(shù)學(xué)模型,并通過體外生物降解加速實驗進(jìn)行了驗證。通過對UHMWPE降解過程力學(xué)性能變化的研究,發(fā)現(xiàn)其蠕變性能在比較大的尺度內(nèi)與降解時間的關(guān)系穩(wěn)定性最好,可以用作降解程度評價及預(yù)測。根據(jù)生物降解UHMWPE的球壓蠕變曲線,擬合得到模擬線性高聚物粘彈性的Burgers模型以及材料的本征方程,發(fā)現(xiàn)生物降解過程UHMWPE的彈性降低、粘性增加,分析了模型參數(shù)隨降解時間的變化規(guī)律及原因。模擬流變實驗的測試條件,通過對Burgers模型(本征方程)的理論研究得到生物降解UHMWPE的動態(tài)粘彈性能,由此得出隨降解時間增加,UHMWPE的纏繞分子量提高,纏繞點數(shù)量下降;重均分子量提高,分子量分布變寬,分子量較低組分?jǐn)?shù)量減少;長支鏈含量上升。同時發(fā)現(xiàn),單振動周期彈性能、損耗能隨降解時間分別增加、下降,據(jù)此對UHMWPE髖關(guān)節(jié)植入手術(shù)后1個月內(nèi)脫位失效高發(fā)、植入半年內(nèi)磨損率大的問題,提供了一種理論上可能的解釋。同時,提出一種基于蠕變測試的新型重均分子量表征方法。
【關(guān)鍵詞】：超高分子量聚乙烯 松弛 降解模型 Burgers模型 動態(tài)粘彈性
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-18
• 1 緒論18-26
• 1.1 概述18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-24
• 1.3 研究目的24
• 1.4 研究內(nèi)容24-26
• 2 超高分子量聚乙烯的生物降解試驗方法26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 材料制備與測試方法26-31
• 2.3 試驗方法31-34
• 3 超高分子量聚乙烯關(guān)節(jié)的生物降解模型34-66
• 3.1 引言34
• 3.2 降解機(jī)制分析34-40
• 3.3 等效性方程推導(dǎo)40-52
• 3.4 理論模型的試驗驗證52-62
• 3.5 降解程度預(yù)測方程62-63
• 3.6 降解程度定量評價方法63-64
• 3.7 本章小結(jié)64-66
• 4 生物降解超高分子量聚乙烯的動態(tài)粘彈性分析66-88
• 4.1 引言66
• 4.2 粘彈性力學(xué)模型66-71
• 4.3 本構(gòu)方程的建立71-72
• 4.4 應(yīng)力應(yīng)變的動態(tài)響應(yīng)72-76
• 4.5 纏結(jié)分子量76-79
• 4.6 長鏈支化79-81
• 4.7 松弛時間譜81-84
• 4.8 重均分子量84-85
• 4.9 本章小結(jié)85-88
• 5 結(jié)論88-92
• 5.1 本文工作總結(jié)88-89
• 5.2 論文創(chuàng)新點89-90
• 5.3 工作展望90-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 作者簡歷98-102
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集102

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本文編號：551172