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.pdf

1、超高分子量聚乙烯的磨損是限制人工關(guān)節(jié)使用壽命的關(guān)鍵性因素。為了提高其耐磨損性能而進行的交聯(lián)改性卻在改變聚合物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上影響到材料的機械性能和氧化穩(wěn)定性。本文分別以50kGy、75kGy、100kGy、200kGy四種輻照劑量對UHMWPE進行γ射線輻照及熱處理，重點研究了輻照及輻照后熱處理對UHMWPE結(jié)構(gòu)、機械性能和氧化穩(wěn)定性的影響。
　　本文依據(jù)美國材料學會標準ASTM F2565-2006給出的標準試驗方法，首先通過 DS

2、C、FTIR、原位激光測微技術(shù)、電子萬能材料試驗機、沖擊試驗機等手段來研究不同輻照劑量對UHMWPE結(jié)晶度、交聯(lián)程度等結(jié)構(gòu)和拉伸、壓縮、沖擊及微型沖壓等機械性能的影響；進而通過氧彈、FTIR手段研究加速老化后不同輻照劑量對UHMWPE氧化程度的影響。此外，本文對經(jīng)特定輻照劑量輻照的高交聯(lián) UHMWPE進行熱處理，并研究了不同熱處理方式對高交聯(lián)UHMWPE的結(jié)晶行為、力學性能及氧化穩(wěn)定性的影響。實驗結(jié)果表明，當輻照劑量分別為50kGy、7

3、5kGy、100kGy、200kGy時，相比未輻照的材料，交聯(lián)超高分子量聚乙烯的結(jié)晶度分別提高了6.4％、12.2%、16.3%和22.9%；交聯(lián)點密度、密度、反式亞乙烯基指數(shù)等參數(shù)也隨著輻照劑量的增加呈現(xiàn)單調(diào)遞增，且除反式亞乙烯基指數(shù)外均在100kGy左右達到飽和。在50kGy～100kGy低劑量范圍內(nèi)，拉伸強度小幅提高，伸長率則降低了1%～10%，壓縮模量提高了20%～49%，沖擊強度降低了9.5%～23.5%，當輻照劑量達到200

4、kGy時，斷裂伸長率有高達28.5%的大幅下降。此外，微型沖壓實驗結(jié)果顯示，輻照劑量為75kGy時，材料的強度、延展性和韌性可得到兼顧。加速老化實驗表明，隨著輻照劑量的增加，UHMWPE氧化指數(shù)呈現(xiàn)單調(diào)遞增。當輻照劑量超過100kGy時，氧化指數(shù)顯著增大至未輻照樣品的615%。熱處理方式研究顯示，經(jīng)再熔或退火處理后交聯(lián) UHMWPE的氧化指數(shù)均明顯降低，其中再熔處理一方面降低了結(jié)晶度、強度和剛度，另一方面也使延展性和韌性得以保持，另外其