顆粒填充聚醚醚酮復(fù)合材料的生物摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、人工關(guān)節(jié)磨損顆粒引發(fā)的假體晚期松動是長期困擾人工關(guān)節(jié)發(fā)展的難題，研制低模量、耐磨損的關(guān)節(jié)材料是發(fā)展的方向。聚醚醚酮（PEEK）耐磨性好并具有優(yōu)良的生物相容性，被認為是未來人工關(guān)節(jié)的理想替代材料。 本文研究了納米Al<,2>O<,3>和微米15HMWPE顆粒填充PEEK復(fù)合材料生物摩擦學(xué)性能。采用模壓法制備PEEK及其改性復(fù)合材料試樣。對材料的洛氏硬度、潤濕性能進行測試。利用紅外吸收光譜手段評價其分子結(jié)構(gòu)及結(jié)晶狀況。采用MM-20

2、0摩擦磨損實驗考察填充顆粒含量、種類、粒徑大小、摩擦副和潤滑條件對PEEK及其復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響，通過分析摩擦過程，計算比較摩擦系數(shù)、磨損率和觀察磨損表面形貌得出最佳的改性方案。 結(jié)果表明，適量的顆粒填充使PEEK復(fù)合材料的硬度、潤濕性及結(jié)晶狀況均有改善。所有填充顆粒中，填充UHMWPE后PEEK摩擦系數(shù)下降幅度很大，其中蒸餾水潤滑下與CoCrMo配副時，其摩擦系數(shù)比純PEEK的降低了70％。填充Al<,2>O<,3>－0

3、1的PEEK復(fù)合材料磨損率較低，其中蒸餾水潤滑下與CoCrMo配副時，其磨損率僅為純PEEK的5％。三種潤滑介質(zhì)中，蒸餾水潤滑減小摩擦系數(shù)的效果最好，血清潤滑能顯著提高復(fù)合材料的耐磨性。兩種摩擦副中，CoCrMo合金配副下摩擦系數(shù)低，磨損率高，Si<,3>N<,4>陶瓷環(huán)配副下相反，摩擦系數(shù)高但磨損率低，同等條件下PEEK復(fù)合材料與Si<,3>N<,4>陶瓷配副時的耐磨性比與CoCrMo合金環(huán)配副時最多高了9倍。綜合得出：5％A1<,2