聚丙烯PHH/mPP骨折固定復(fù)合材料改性試驗及應(yīng)用

摘要：為提高骨折所用固定材料的性能，本文在山梨ɑ型成核劑WNA-108改性PPH的基礎(chǔ)上，通過添加mPP進一步改性αPPH，得到茂金屬聚丙烯/α均聚丙烯復(fù)合材料（mPP/αPPH復(fù)合材料），通過性能測試，得到mPP改性αPPH最佳制備參數(shù)，并將mPP/αPPH復(fù)合材料應(yīng)用于臨床，分析其臨床應(yīng)用效果。結(jié)果表明：mPP添加量為總含量的16%時所制備的16%mPP/αPPH復(fù)合材料的抗拉強度和斷裂伸長率均達到最大值；隨著mPP的加入，mPP/αPPH復(fù)合材料的彎曲強度和彎曲模量會進一步提升；mPP/αPPH復(fù)合材料的洛氏硬度也會增大；16%mPP/αPPH復(fù)合材料所制備的可拆卸夾板擁有比傳統(tǒng)石膏繃帶更好的治療效果和更高的舒適度。

關(guān)鍵詞：骨折；固定材料；ɑ型成核劑；均聚丙烯；茂金屬聚丙烯

中圖分類號：TQ325.1+4文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2025）04-0099-04

Modification test and application of polypropylene PHH/mPP fracture fixation composite material

HE Chenchen1，2，LIN Mengfei1，WANG Renjie1

（1.Fuyang Fifth People’s Hospital，F(xiàn)uyang 236001，Anhui，China；

2.Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，Anhui China）

Abstract：In order to improve the performance of fixation materials used for fractures，this study modified PPH with Yamanashi alpha nucleating agent WNA-108 and further modified it with mPP to obtain metallocene polypro?pylene/alpha polypropylene composite material（mPP/αPPH composite material）.Through performance tests，the optimal preparation parameters for mPP modifiedαPPH were obtained，and the mPP/αPPH composite material was applied in clinical practice to analyze its clinical application effect.The results showed that the tensile strength and elongation at break of the 16%mPP/αPPH composite material prepared with an mPP addition of 16%of the total content reached their maximum values；With the addition of mPP，the bending strength and bending modulus of mPP/αPPH composite materials will be further improved；the Rockwell hardness of mPP/αPPH composite material will also increase；The detachable splint prepared from 16%mPP/αPPH composite material has better therapeutic effect and higher comfort than traditional plaster bandages.

Key words：fracture；fixed materials；type a nucleating agent；polypropylene；metallocene polypropylene

骨骼因受到外力打擊，而發(fā)生完全或不完全斷裂即為骨折，骨折的治療分為復(fù)位、固定以及愈合三個步驟[1-2]，其中固定環(huán)節(jié)不僅可以鞏固復(fù)位效果，還能促進愈合的速度，并提高愈合效果[3]。骨折固定所用的固定材料多樣，不僅有塑料、金屬，還有木頭等，在無專用固定器具時，通常會就地取材選用合適的材料用于骨折患者患處的固定[4-5]。骨折固定方式也有內(nèi)固定與外固定之分[6]，在臨床上通常根據(jù)其骨折情況而選用不同的固定方式[7]。內(nèi)固定是指通過手術(shù)，切開患者骨折部位，再選用接骨板、螺絲釘?shù)葍?nèi)固定物進行復(fù)位[8]，并暫時或永久性地將內(nèi)固定物留在骨折處，用于骨骼的固定[9-10]。外固定是指在進行復(fù)位手術(shù)后，在患者骨折處安裝外固定器[11]，選用適宜的固定材料于患者骨折處進行骨骼的固定[12-13]。隨著社會的不斷發(fā)展，不僅醫(yī)療技術(shù)水平在提高，骨折固定材料也不斷升級，均聚丙烯（PPH）具有眾多優(yōu)異性能，是骨折固定常用材料之一[14-15]。此外，由茂金屬催化劑作用下由聚丙烯單體聚合而成的聚合物茂金屬聚丙烯[16]（mPP）也是一種性能優(yōu)異的材料，還具有許多傳統(tǒng)聚丙烯所沒有的特殊性能[18]。由山梨ɑ型成核劑WNA-108改性PPH可以有效提升PPH的應(yīng)用性能[17]，本文在此基礎(chǔ)上，通過添加mPP進一步改性αPPH，得到茂金屬聚丙烯/ɑ均聚丙烯復(fù)合材料（mPP/αPPH復(fù)合材料），同時通過一系列性能測試探究mPP改性αPPH的最佳制備的參數(shù)，并將其應(yīng)用于臨床。

1試驗部分

1.1材料與設(shè)備

主要材料：均聚丙烯粉料（PPH，注塑通用級，東莞市偉才塑膠原料有限公司）；ɑ型成核劑WNA-108（Al含量：6.20%～6.60%，廣東煒林納新材料科技股份有限公司）；茂金屬聚丙烯（mPP，東莞市屹立塑膠有限公司）；抗氧劑1010（天津利安隆新材料股份有限公司）；抗氧劑168（天津利安隆新材料股份有限公司）；硬脂酸鈣（CAC，99%，天津金匯太亞化學(xué)試劑有限公司）。

主要設(shè)備：SJSZ45/90型雙螺桿擠出機（江蘇飛鴿友聯(lián)機械股份有限公司）；HZ-7014A型平板硫化儀（東莞市力顯儀器科技有限公司）；HDT/V-110型熱變形溫度測定儀（金建檢測儀器有限公司）；WDW-600H型微機控制電子萬能試驗機（濟南中路昌試驗機制造有限公司）；YH1100型霧度儀（廣東三恩時科技有限公司）；HRS-150AT型觸摸屏數(shù)顯洛氏硬度計（萊州知金測試儀器有限公司）。

1.2試驗方法

1.2.1 mPP/αPPH復(fù)合材料的制備

將均聚丙烯粉料、ɑ成核劑、茂金屬聚丙烯、抗氧劑1010、抗氧劑168、硬脂酸鈣置于高速攪拌機中充分混合均勻[19]，再將混料放置在干燥箱中，以75℃的溫度干燥12 h，干燥結(jié)束后，將混料加入至雙螺桿擠出機中，雙螺桿擠出機一區(qū)到四區(qū)的溫度分別為180、200、230、210℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30 r/min，再對擠出的成品進行造粒。隨后使用平板硫化機在200℃溫度下進行硫化，得到性能更為優(yōu)異的茂金屬聚丙烯/ɑ均聚丙烯復(fù)合材料（mPP/αPPH）片材[20]。在制備過程中，通過控制茂金屬聚丙烯的添加量探究mPP改性PPH的最佳參數(shù)，具體的制備參數(shù)如表1所示。

1.2.2性能測試

（1）力學(xué)性能測試。使用電子材料萬能試驗機對各試樣進行拉伸性能、沖擊強度以及抗彎曲性能測試，設(shè)備拉伸速率與彎曲速率為100 mm/min，進行缺口沖擊強度測試時，缺口深度為2 mm；

（2）硬度測試。根據(jù)測定標(biāo)準(zhǔn)，使用洛氏硬度計測定各試樣的洛氏硬度，并記錄。

2結(jié)果與分析

2.1抗拉強度分析

測試結(jié)果顯示，不同材料含量的拉伸性能不同，具體如圖1所示。

由圖1可知，ɑ型成核劑的加入會顯著增大PPH的抗拉強度，隨著mPP的加入，mPP/αPPH復(fù)合材料的抗拉強度呈先減小后增加的趨勢。并且，mPP還能顯著提升其斷裂伸長率，這是因為mPP屬于彈性體材料，與PPH的相容性較高，能顯著增加體系中的柔性分子，從而增大mPP/αPPH復(fù)合材料的斷裂伸長率。其中，mPP添加量為總含量的16%時所制備的16%mPP/αPPH復(fù)合材料的抗拉強度和斷裂伸長率最大。

2.2抗彎曲性能分析

測試的抗彎曲性能結(jié)果具體如圖2所示。

由圖2可知，與純PPH材料相比，WNA-108成核劑的加入會增大其彎曲模量和彎曲強度，隨著mPP的加入，其彎曲強度和彎曲模量會進一步提升，但隨著過量mPP的加入，mPP/αPPH復(fù)合材料的彎曲模量會逐漸減小。

2.3硬度分析

測試硬度結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，WNA-108增剛成核劑和mPP的加入均能增大PPH的洛氏硬度，并且在WNA-108增剛成核劑增大PPH洛氏硬度的基礎(chǔ)上，隨著mPP添加量的增加，mPP/αPPH復(fù)合材料的洛氏硬度也會隨之增大。

綜上所述，mPP的加入能在WNA-108成核劑的基礎(chǔ)上進一步提升PPH的性能。其中，mPP添加量為總含量的16%時所制備的16%mPP/αPPH復(fù)合材料的性能最佳。

3臨床應(yīng)用

3.1臨床應(yīng)用對象與方法

3.1.1臨床應(yīng)用對象

選取72例骨折患者，并將患者分為實驗組和對照組，每組各36人。所選患者意識清晰，精神狀態(tài)正常，能進行準(zhǔn)確的語言表達，且知曉并同意實驗計劃，同時無實驗材料過敏、凝血功能障礙、骨質(zhì)疏松、心血管疾病等。其中實驗組患者采用16%mPP/αPPH復(fù)合材料所制備的可拆卸式夾板，而對照組使用傳統(tǒng)石膏繃帶，依據(jù)患者具體骨折情況與材料的不同，分別對2組患者進行相應(yīng)的臨床處理手段。

3.1.2評價指標(biāo)

選擇患者骨折處關(guān)節(jié)活動度和不良反應(yīng)發(fā)生率作為評價指標(biāo)，比較使用不同固定材料治療效果，并計算2組患者治療后的總有效率：

式中：顯效表示患者骨折處活動幅度為0～110°;有效表示患者骨折處活動幅度為0～90°。此外，若患者骨折處關(guān)節(jié)無法伸直或癥狀加重，則為無效。

3.2應(yīng)用效果分析

3.2.1治療效果分析

2組應(yīng)用對象治療效果對照如圖4所示。

圖4為2組患者治療后的總有效率，由圖4可知，實驗組患者治療后的總有效率顯著高于對照組，達94%以上，這表明使用16%mPP/αPPH復(fù)合材料的實驗組患者擁有顯著高于對照組的療效。

3.2.2不良反應(yīng)發(fā)生率分析

2組應(yīng)用對象治療后的不良反應(yīng)如圖5所示。

由圖5 2組患者治療后的不良反應(yīng)發(fā)生率可知，對照組患者的不良反應(yīng)發(fā)生率顯著高于實驗組，這說明使用16%mPP/αPPH復(fù)合材料所制備的可拆卸式夾板，可以獲得比傳統(tǒng)石膏繃帶更顯著的舒適度。

4結(jié)語

本文在WNA-108改性PPH的基礎(chǔ)上，通過添加mPP進一步改性αPPH，得到茂金屬聚丙烯/ɑ均聚丙烯復(fù)合材料（mPP/αPPH復(fù)合材料），同時進行了一系列性能測試，并將其應(yīng)用于臨床。主要結(jié)論如下：

（1）mPP添加量為總含量的16%時所制備的16%mPP/αPPH復(fù)合材料抗拉強度和斷裂伸長率均達到最大值；

（2）mPP的加入能在WNA-108成核劑的基礎(chǔ)上使得mPP/αPPH復(fù)合材料的彎曲強度和彎曲模量進一步提升；

（3）mPP的加入可以增大PPH的洛氏硬度，并且隨著mPP添加量的增加，mPP/αPPH復(fù)合材料的洛氏硬度也會隨之增加；

（4）與傳統(tǒng)石膏繃帶相比，16%mPP/αPPH復(fù)合材料所制備的可拆卸夾板，可以獲得更為好的治療效果和更高的舒適度。

【參考文獻】

[1]文志，鄺高艷，邱禮國，等.基于“動靜結(jié)合”理論探討中醫(yī)治療兒童肱骨髁上骨折的優(yōu)勢[J].中醫(yī)藥導(dǎo)報，2024，30（5）：123-127.

[2]石曉琦，王東巖.血清BALP、BGP、β-CTx聯(lián)合FRAX預(yù)測絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥患者髖部骨折風(fēng)險的價值[J].檢驗醫(yī)學(xué)與臨床，2024，21（10）：1478-1483.

[3]姚有榕，魏強強，羅正理，等.血清膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶與中青年股骨頸骨折切開復(fù)位內(nèi)固定術(shù)后股骨頭壞死的關(guān)系[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2024，21（15）：71-74.

[4]余銘，王文.后交叉韌帶脛骨附著點撕脫骨折：關(guān)節(jié)鏡治療中的材料、植入物及內(nèi)固定技術(shù)[J].中國組織工程研究，2025，29（4）：872-880.

[5]王慧靈，連小燕，林惠燕，等.髖骨骨折術(shù)后患者應(yīng)用改進型髖部敷料固定裝置的效果[J].醫(yī)療裝備，2023，36（13）：151-153.

[6]章浩偉，徐昕晟，劉穎，等.空心釘與鎖定鋼板治療股骨頸骨折的振動特性[J].醫(yī)用生物力學(xué)，2022，37（2）：244-249.

[7]包哲元，張文龍，馮柏涵，等.不同內(nèi)固定方式固定Her?scovici B型及C型內(nèi)踝骨折的有限元分析[J].骨科，2024，15（2）：125-132.

[8]付廷，李立，管俞君，等.股骨頸動力抗旋交叉釘系統(tǒng)與空心螺釘治療伴后內(nèi)側(cè)壁粉碎的股骨頸骨折療效比較[J].生物骨科材料與臨床研究，2023，20（6）：46-51.

[9]王培，韓嶸燦，崔金雷.微型鋼板內(nèi)固定與螺釘內(nèi)固定治療后踝關(guān)節(jié)骨折的效果比較[J].臨床醫(yī)學(xué)，2024，44（2）：25-28.

[10]高峰，王建新，禹明洋，等.兒童橈骨頸骨折撬撥復(fù)位后經(jīng)皮克氏針與彈性髓內(nèi)釘內(nèi)固定的效果比較[J].臨床醫(yī)學(xué)工程，2024，31（2）：205-206.

[11]王濤，婁園一，黃勇彬，等.外固定架和克氏針治療兒童肱骨髁上骨折的Meta分析[J].醫(yī)學(xué)信息，2023，36（13）：38-44.

[12]王磊，萬廣亮，左玉明，等.外固定架輔助克氏針固定治療兒童肱骨遠干骺交界部骨折[J].實用骨科雜志，2023，29（6）：542-5450.

[13]劉安，盛偉.關(guān)節(jié)鏡輔助下靜態(tài)牽引綜合治療橈骨遠端關(guān)節(jié)內(nèi)骨折的臨床療效觀察[J].生物骨科材料與臨床研究，2023，20（3）：27-31.

[14]唐進，云中雨.硅酮結(jié)構(gòu)膠用于聚丙烯塑料防水板與混凝土的粘接試驗[J].粘接，2023，50（7）：17-21.

[15]陳鴻，趙健康，黃凱文，等.不同改性聚丙烯電纜絕緣料的結(jié)構(gòu)與性能對比分析[J].電力工程技術(shù)，2022，41（5）：233-239.

[16]郭秀學(xué)，朱凱麗，劉常衡，等.等規(guī)序列長度對茂金屬聚丙烯結(jié)晶的影響[J].塑料工業(yè)，2022，50（9）：143-147.

[17]顏子龍.聚丙烯催化劑的研究進展[J].現(xiàn)代化工，2023，43（11）：66-69.

[18]王勇，茍榮恒，劉義，等.不同α成核劑調(diào)控對無規(guī)共聚聚丙烯B4801的影響[J].現(xiàn)代化工，2023，43（6）：200-204.

[19]宋祥，張喆.剛性聚丙烯纖維改性透水混凝土制備及路用性能研究[J].粘接，2021，48（12）：120-124.

[20]王莉，吳偉，袁苑，等.茂金屬均聚聚丙烯MPP6006的工業(yè)化開發(fā)[J].合成樹脂及塑料，2018，35（4）：46-48.

（責(zé)任編輯：張玉平）