一种人工关节软骨材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种人工关节软骨材料及其制备方法。由以下成分制备而成：超高分子量聚乙烯、石墨烯纳米片、碳纤维、纳米三氧化二铝、羧甲基纤维素、明胶、氯化钠、受阻胺光稳定剂、油酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、没食子酸丙酯、聚乙烯醇、松香。制备方法如下：（1）将所有组分混合，放入研钵中进行研磨1?3小时；（2）加入金相镶嵌机中热压成型，在温度150?170℃、压力10?15MPa下保温保压1?2小时；（3）水冷30?50分钟后即得。本发明的人工关节软骨材料具有较高的硬度，同时具有较低的摩擦系数，摩擦损失量小。
【专利说明】
一种人工关节软骨材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及医学材料领域，具体涉及一种人工关节软骨材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 人工关节技术的开发与应用，是20世纪骨科研究领域内取得的最重要成就之 一，为众多骨关节病患者解除了病痛。人工全关节置换术是目前临床治疗严重关节损伤和 关节坏死的最佳治疗方案，主要包括全髋关节置换和全膝关节置换。由于人体关节功能复 杂，特别是具有多个方向的活动能力，且承受一定的压、拉、折、屈等负荷，因此，对人工关节 材料的性能要求很高，如物理机械性能良好、化学稳定性高、生物相容性好等。研究表明，关 节软骨材料表面粗糙度对材料的磨损度有重要的影响，因此，研究开发摩擦系数低，磨损量 小的材料对于延长材料使用寿命，减轻病人痛苦具有重要的意义。
[0003]
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种人工关节软骨材料，具有较高的硬 度，同时具有较低的摩擦系数，摩擦损失量小。
[0005] 技术方案:一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚 乙烯50-70份、石墨烯纳米片4-7份、碳纤维2-5份、纳米三氧化二铝1-3份、羧甲基纤维素1-2 份、明胶1-3份、氯化钠0.5-1份、受阻胺光稳定剂0.5-1份、油酸酰胺2-5份、乙撑双硬脂酰胺 1-3份、硬脂酸锌1-3份、没食子酸丙酯0.2-0.5份、聚乙烯醇2-4份、松香1-2份。
[0006] 进一步优选的，所述的一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超 高分子量聚乙烯55-65份、石墨烯纳米片5-6份、碳纤维3-4份、纳米三氧化二铝1.5-2.5份、 羧甲基纤维素1.3-1.8份、明胶1.5-2.5份、氯化钠0.6-0.9份、受阻胺光稳定剂0.6-0.9份、 油酸酰胺3-4份、乙撑双硬脂酰胺1.5-2.5份、硬脂酸锌1.5-2.5份、没食子酸丙酯0.3-0.4 份、聚乙烯醇2.5-3.5份、松香1.2-1.8份。
[0007] 上述人工关节软骨材料的制备方法包括以下步骤： (1) 将所有组分混合，放入研钵中进行研磨1-3小时； (2) 加入金相镶嵌机中热压成型，在温度150-170°C、压力10-15MPa下保温保压1-2小 时； (3) 水冷30-50分钟后即得。
[0008] 进一步的，所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，所述的步骤(1)中研磨时间 为1.5-2.5小时。
[0009] 进一步的，所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，所述的步骤（2)中温度为 155-165°C，压力为ll-14MPa，时间为1.5小时。
[0010]进一步的，所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，所述的步骤(3)中水冷时间 为35_45分钟。
[0011] 有益效果:本发明的人工关节软骨材料具有较高的硬度，最高可达到70.8MPa，具 有一定的抗压性，同时具有较低的摩擦系数，干摩情况下摩擦系数仅为0.18,湿摩情况下摩 擦系数为0.04，摩擦损失量小。
[0012]
【具体实施方式】 [0013] 实施例1 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯50份、石墨 烯纳米片4份、碳纤维2份、纳米三氧化二铝1份、羧甲基纤维素1份、明胶1份、氯化钠0.5份、 受阻胺光稳定剂0.5份、油酸酰胺2份、乙撑双硬脂酰胺1份、硬脂酸锌1份、没食子酸丙酯0.2 份、聚乙烯醇2份、松香1份。
[0014] 上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 1小时；（2)加入金相镶嵌机中热压成型，在温度150°C、压力IOMPa下保温保压1小时；（3)水 冷30分钟后即得。
[0015] 实施例2 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯55份、石墨 烯纳米片5份、碳纤维3份、纳米三氧化二铝1.5份、羧甲基纤维素1.3份、明胶1.5份、氯化钠 0.6份、受阻胺光稳定剂0.6份、油酸酰胺3份、乙撑双硬脂酰胺1.5份、硬脂酸锌1.5份、没食 子酸丙酯0.3份、聚乙烯醇2.5份、松香1.2份。
[0016] 上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 1.5小时；（2)加入金相镶嵌机中热压成型，在温度155°C、压力IlMPa下保温保压1.5小时； (3)水冷35分钟后即得。
[0017] 实施例3 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯60份、石墨 烯纳米片5.5份、碳纤维3.5份、纳米三氧化二铝2份、羧甲基纤维素1.5份、明胶2份、氯化钠 0.75份、受阻胺光稳定剂0.75份、油酸酰胺3.5份、乙撑双硬脂酰胺2份、硬脂酸锌2份、没食 子酸丙酯0.35份、聚乙烯醇3份、松香1.5份。
[0018] 上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 2小时；（2 )加入金相镶嵌机中热压成型，在温度160 °C、压力12MPa下保温保压1.5小时；（3 ) 水冷40分钟后即得。
[0019] 实施例4 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯65份、石墨 烯纳米片6份、碳纤维4份、纳米三氧化二铝2.5份、羧甲基纤维素1.8份、明胶2.5份、氯化钠 0.9份、受阻胺光稳定剂0.9份、油酸酰胺4份、乙撑双硬脂酰胺2.5份、硬脂酸锌2.5份、没食 子酸丙酯0.4份、聚乙烯醇3.5份、松香1.8份。
[0020] 上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 2.5小时；（2)加入金相镶嵌机中热压成型，在温度165°C、压力HMPa下保温保压1.5小时； (3)水冷45分钟后即得。
[0021] 实施例5 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯70份、石墨 烯纳米片7份、碳纤维5份、纳米三氧化二铝3份、羧甲基纤维素2份、明胶3份、氯化钠1份、受 阻胺光稳定剂1份、油酸酰胺5份、乙撑双硬脂酰胺3份、硬脂酸锌3份、没食子酸丙酯0.5份、 聚乙烯醇4份、松香2份。
[0022]上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 3小时；（2)加入金相镶嵌机中热压成型，在温度170°C、压力15MPa下保温保压2小时；（3)水 冷50分钟后即得。
[0023] 对比例1 本实施例与实施例5的区别在于以石墨烯纳米片代替碳纤维。具体地说是： 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯70份、石墨 烯纳米片12份、纳米三氧化二铝3份、羧甲基纤维素2份、明胶3份、氯化钠1份、受阻胺光稳定 剂1份、油酸酰胺5份、乙撑双硬脂酰胺3份、硬脂酸锌3份、没食子酸丙酯0.5份、聚乙烯醇4 份、松香2份。
[0024] 上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 3小时；（2)加入金相镶嵌机中热压成型，在温度170°C、压力15MPa下保温保压2小时；（3)水 冷50分钟后即得。
[0025] 对比例2 本实施例与实施例5的区别在于以石墨烯纳米片代替纳米三氧化二铝。具体地说是： 一种人工关节软骨材料，由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚乙烯70份、石墨 烯纳米片10份、碳纤维5份、羧甲基纤维素2份、明胶3份、氯化钠1份、受阻胺光稳定剂1份、油 酸酰胺5份、乙撑双硬脂酰胺3份、硬脂酸锌3份、没食子酸丙酯0.5份、聚乙烯醇4份、松香2 份。
[0026] 上述人工关节软骨材料的制备方法为：（1)将所有组分混合，放入研钵中进行研磨 3小时；（2)加入金相镶嵌机中热压成型，在温度170°C、压力15MPa下保温保压2小时；（3)水 冷50分钟后即得。
[0027]本发明材料的各项性能指标见下表，我们可以看到本材料具有$父尚的硬度，最尚 可达到70. SMPa，同时具有较低的摩擦系数，干摩情况下摩擦系数仅为0.18，湿摩情况下摩 擦系数为0.04，摩擦损失量小。
[0028]表1人工关节软骨材料的各项性能指标
【主权项】
1. 一种人工关节软骨材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成:超高分子量聚 乙烯50-70份、石墨烯纳米片4-7份、碳纤维2-5份、纳米三氧化二铝1-3份、羧甲基纤维素1-2 份、明胶1-3份、氯化钠0.5-1份、受阻胺光稳定剂0.5-1份、油酸酰胺2-5份、乙撑双硬脂酰胺 1-3份、硬脂酸锌1-3份、没食子酸丙酯0.2-0.5份、聚乙烯醇2-4份、松香1-2份。2. 根据权利要求1所述的一种人工关节软骨材料，其特征在于：由以下成分以重量份制 备而成：超高分子量聚乙烯55-65份、石墨烯纳米片5-6份、碳纤维3-4份、纳米三氧化二铝 1.5-2.5份、羧甲基纤维素1.3-1.8份、明胶1.5-2.5份、氯化钠0.6-0.9份、受阻胺光稳定剂 0.6-0.9份、油酸酰胺3-4份、乙撑双硬脂酰胺1.5-2.5份、硬脂酸锌1.5-2.5份、没食子酸丙 酯0.3-0.4份、聚乙烯醇2.5-3.5份、松香1.2-1.8份。3. 权利要求1至2任一项所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，其特征在于:包括 以下步骤： (1) 将所有组分混合，放入研钵中进行研磨1-3小时； (2) 加入金相镶嵌机中热压成型，在温度150-170°C、压力10_15MPa下保温保压1-2小 时； (3) 水冷30-50分钟后即得。4. 根据权利要求3所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (1) 中研磨时间为1.5-2.5小时。5. 根据权利要求3所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (2) 中温度为155-165°C，压力为ll-14MPa，时间为1.5小时。6. 根据权利要求3所述的一种人工关节软骨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (3) 中水冷时间为35-45分钟。
【文档编号】A61L27/22GK105963774SQ201610471309
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】林春梅
【申请人】林春梅