目前,超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE）是臨床使用最多的人工關(guān)節(jié)承載材料。然而在臨床使用中較軟的UHMWPE更易磨損,磨損產(chǎn)生的UHMWPE磨屑最終會導(dǎo)致人工關(guān)節(jié)植入失效。針對UHMWPE磨屑引起的植入物失效問題,尋找綜合性能更優(yōu)異的新型人工關(guān)節(jié)承載材料是行之有效的解決辦法。超低磨損聚乙烯（Ultra-Low Wear Polyethylene,ULWPE）是由中石油石油化工研究院自主研發(fā)的一種新型高密度聚乙烯材料,前期試驗(yàn)已經(jīng)證明了該材料具有優(yōu)異的生物相容性和耐磨性,是一種可用于人工關(guān)節(jié)的新材料。但對于ULWPE材料的耐磨機(jī)理的認(rèn)識尚不足,因此,本論文針對ULWPE材料的耐磨機(jī)理進(jìn)行深入研究。論文通過傅里葉紅外光譜分析、差示掃描量熱分析、偏光顯微鏡分析、接觸角測量、顯微硬度測量、拉伸性能測試等表征手段研究了ULWPE材料的結(jié)構(gòu)（分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度、片晶厚度、結(jié)晶形態(tài)）、物理學(xué)性能（顯微硬度、接觸角、拉伸性能）,并采用多向運(yùn)動人工植入物材料磨損試驗(yàn)機(jī)研究了ULWPE的磨損行為和磨損機(jī)制,試驗(yàn)中以高密度聚乙烯（... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各類關(guān)節(jié)假體[1]

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2頁WeightPolyethylene，UHMWPE），鈷鉻（Cobalt-Chromium，CoCr）合金，氧化鋁（Alumina，Al2O3）陶瓷和氧化鋯增韌氧化鋁（ZirconiaToughenedAlumina，ZTA）陶瓷材料。主要配副形式為硬對硬和硬對軟配副，包括金對金，陶瓷對陶瓷，UHMWPE對金和UHMWPE對陶瓷配副。其中，硬對硬配副關(guān)節(jié)在臨床使用中的磨損量非常低[6,7]，但同時(shí)也呈現(xiàn)出許多的臨床問題。金對金關(guān)節(jié)副在體內(nèi)服役過程中會增加患者局部組織的鈷、鉻離子含量[8-10]，進(jìn)而引起患者的過敏反應(yīng)，炎癥反應(yīng)，甚至是周圍組織的嚴(yán)重壞死和假性腫瘤[11,12]，這使得金對金人工髖關(guān)節(jié)在臨床使用中出現(xiàn)了更高的翻修率。而陶瓷對陶瓷配副關(guān)節(jié)會受限于陶瓷材料的脆性，在臨床使用中陶瓷材料易發(fā)生脆性破裂而造成植入失效[13]。并且陶瓷對陶瓷關(guān)節(jié)配副在臨床使用中會產(chǎn)生嘯叫噪音，臨床發(fā)生率高達(dá)0.7~20.9%[14]。噪音嚴(yán)重地影響了患者的術(shù)后體驗(yàn)，且導(dǎo)致噪音的原因尚不完全清楚[15,16]。1.2聚乙烯研究現(xiàn)狀由于硬對硬的關(guān)節(jié)配副存在的一系列臨床問題，硬對軟關(guān)節(jié)配副逐漸成為主要的配副方式，并在臨床中廣泛使用[17]。其中軟承載材料為UHMWPE，它是一種由結(jié)晶區(qū)和非定型區(qū)組成的半結(jié)晶聚合物，圖1-2為材料的顯微結(jié)構(gòu)圖。由于UHMWPE材料優(yōu)異的生物相容性、力學(xué)性能、耐磨損性能和化學(xué)穩(wěn)定性[18]，它已經(jīng)成為人工關(guān)節(jié)首選材料并在骨科植入物領(lǐng)域使用超過50年[19]。(a)(b)圖1-2(a)UHMWPE透射電鏡顯微圖；(b)UHMWPE半晶態(tài)示意圖[20]然而UHMWPE材料在體內(nèi)服役過程中同樣存在一系列的臨床問題�；颊咴谛g(shù)后10~20年的時(shí)間里經(jīng)常受到骨質(zhì)溶解和無菌性炎癥等癥狀的困擾，并最終導(dǎo)

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第10頁（3）ULWPE耐磨性能研究在模擬體內(nèi)環(huán)境條件下，進(jìn)行銷盤試驗(yàn)。選用人工關(guān)節(jié)常用的CoCr金屬和ZTA陶瓷作為對磨副，并通過對比UHMWPE、HXLPE和HDPE三種聚乙烯的磨損量、磨損形貌和磨損行為評價(jià)ULWPE的耐磨性能，并結(jié)合ULWPE的結(jié)構(gòu)和性能，揭示ULWPE耐磨損機(jī)制。1.6.2技術(shù)路線全文的技術(shù)路線如圖1-3所示。圖1-3論文技術(shù)路線

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]傅里葉變換紅外光譜法在高分子材料研究中的應(yīng)用[J]. 白云,胡光輝,李琴梅,陳新啟,髙峽,劉偉麗.  分析儀器. 2018(05)
[2]超高分子量聚乙烯結(jié)晶度對生物摩擦學(xué)性能的影響[J]. 倪自豐,葛世榮.  潤滑與密封. 2008(12)
[3]紅外光譜法測定高密度聚乙烯的支化度[J]. 曲鳳華,盧惠和.  科技信息. 2008(26)
[4]UHMWPE非等溫結(jié)晶動力學(xué)研究[J]. 趙梓年,文志紅.  現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用. 2005(06)
[5]離子注入超高分子量聚乙烯的摩擦磨損性能研究[J]. 熊黨生.  摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2004(03)
[6]茂金屬聚乙烯的非等溫結(jié)晶行為及其動力學(xué)研究[J]. 彭婭,傅強(qiáng),劉結(jié)平,何天白.  高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào). 2002(06)
[7]Archard的磨損設(shè)計(jì)計(jì)算模型及其應(yīng)用方法[J]. 桂長林.  潤滑與密封. 1990(01)

博士論文
[1]人工指關(guān)節(jié)用C/C復(fù)合材料及其改性研究[D]. 毛祖莉.天津大學(xué) 2014
[2]人工關(guān)節(jié)用超低磨損聚乙烯生物相容性、摩擦學(xué)性能與磨屑表征研究[D]. 周磊.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 2014
[3]高性能聚烯烴結(jié)晶行為及結(jié)構(gòu)性能關(guān)系研究[D]. 宋士杰.復(fù)旦大學(xué) 2011
[4]人工關(guān)節(jié)潤滑技術(shù)與摩擦學(xué)測試研究[D]. 華子愷.上海大學(xué) 2011
[5]超高分子量聚乙烯的表面改性及其耐磨性能研究[D]. 謝東.西南交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]人工關(guān)節(jié)用輻照交聯(lián)超高分子量聚乙烯的結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 姜熙.天津大學(xué) 2014
[2]碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料及其摩擦磨損性能研究[D]. 吳欣鑫.南京理工大學(xué) 2012
[3]載阿侖膦酸鈉超高分子量聚乙烯球盤摩擦學(xué)性能研究[D]. 楊丹.西南交通大學(xué) 2011



本文編號：3485750