新型人工關(guān)節(jié)材料UHMWPE中添加劑結(jié)構(gòu)的研究

傅 晶，左 波，吳 莉*

1.武漢工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2.湖北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430062

超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE）是廣泛用于機(jī)械軸承、食品包裝、人工關(guān)節(jié)等領(lǐng)域的熱塑性高分子材料［1-5］，但也存在表面強(qiáng)度低、耐熱性低等缺陷，因此人們紛紛開展改性UHMWPE的研究以改善其各項性能，尤其是提高人工關(guān)節(jié)耐磨性、延長其使用壽命［6-8］。傳統(tǒng)方法采用的改性粒子主要是微米級粒子，它們對UHMWPE性能的改善程度有限，為了進(jìn)一步提高其改性效果，需要不斷研制出更細(xì)的填充粒子，并不斷改進(jìn)各種已有的改性方法，發(fā)展新的方法，以期得到性能更優(yōu)異的UHMWPE基復(fù)合材料。納米粒子是粒徑1 nm～100 nm的粒子，它是介于宏觀物質(zhì)與微觀原子或分子間的過渡性亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)，具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)，表現(xiàn)出奇異的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)活性等特性。納米粒子的出現(xiàn)在材料的改性中掀起了一場劃時代的革命，有證據(jù)表明，納米粒子添加劑改性UHMWPE復(fù)合材料，使UHMWPE的性能得到顯著的改善［9-11］。西佛堿及其金屬配合物具有良好熱穩(wěn)定性和生物相容性［12-14］，近年來已被應(yīng)用于UHMWPE的改性添加劑研制新型人工關(guān)節(jié)材料［15-17］，然而添加劑分子結(jié)構(gòu)和顆粒尺寸對改性材料性能的影響尚未系統(tǒng)研究。本文深入研究在小牛血清邊界潤滑條件下西佛堿銅配合物改性UHMWPE與鈦合金（titanium alloy，Ti6Al4V）配副的往復(fù)摩擦磨損行為；以摩擦學(xué)性能為判據(jù)對作為UHMWPE改性添加劑的西佛堿銅配合物類型進(jìn)行優(yōu)選，并探討采用西佛堿銅配合物納米粉體為添加劑進(jìn)一步優(yōu)化改性UHMWPE摩擦學(xué)性能的新途徑。……