超高分子量聚乙烯接枝改性及其摩擦學(xué)特性研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是重要的人工關(guān)節(jié)置換材料之一,已經(jīng)有很多年的研究歷史。但是,此類人工關(guān)節(jié)的磨粒仍是導(dǎo)致關(guān)節(jié)松動和失效的主要原因之一,因此提高LIHMWPE人工關(guān)節(jié)材料的潤滑性和耐磨性對延長關(guān)節(jié)使用壽命具有重要意義。
　　 本研究模仿天然關(guān)節(jié)軟骨表層刷狀潤滑劑的結(jié)構(gòu)和功能,通過接枝制備UHMWPE改性潤滑材料,并研究其摩擦學(xué)特性。合成了新的磷酸膽堿衍生物。用銷盤式摩擦磨損實驗儀研究了該化合物在水潤滑條件下的潤滑性能

2、,探討了潤滑分子機理。研究表明,由于磷酸膽堿有正負兩性電荷結(jié)構(gòu),水潤滑條件下磷酸膽堿衍生物比丙烯酸有更好的潤滑性能。如果將聚丙烯酸以化學(xué)鍵接枝到UHMWPE基體上,一方面增加了聚丙烯酸與UHMWPE基體的結(jié)合力,聚丙烯酸不易被擠出摩擦面,另一方面增加了“刷子”的厚度,每條“毛刷”的親水基團也會增加。三種效應(yīng)都可提高潤滑效果。另外,如果能將磷酸膽堿結(jié)構(gòu)接枝到UHMWPE上,又能進一步提高其生物相容性。
　　 本研究模仿天然關(guān)節(jié)軟骨

3、表層刷狀潤滑劑的結(jié)構(gòu)和功能,制備了改性UHMWPE潤滑材料,在干摩擦和水潤滑條件下研究了它的摩擦磨損性能。分別用過氧化二苯甲酰和二苯甲酮作為引發(fā)劑,在UHMWPE粉體上接枝聚丙烯酸,討論了各種因素對接枝率的影響。實驗表明,對過氧化二苯甲酰熱引發(fā)的接枝反應(yīng),在UHMWPE5g、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)時間1h、過氧化二苯甲酰0.03g、單體濃度0.14g/Ml時,接枝率可達20％。而對二苯甲酮光引發(fā)的接枝反應(yīng),在丙烯酸濃度0.16g/Ml、

4、反應(yīng)溫度60℃、UHMWPE5g、二苯甲酮0.15g、反應(yīng)時間15分的條件下,接枝率為8.9%。將接枝了聚丙烯酸的粉體在190℃、30分條件下熱壓成片狀材料,在銷盤式摩擦磨損試驗儀上進行摩擦學(xué)實驗。結(jié)果表明,無論是在干摩擦還是水潤滑條件下,接枝了聚丙烯酸的UHMWPE,它的摩擦系數(shù)和磨損率都有不同程度的降低。通過酯化和開環(huán)反應(yīng),在UHMWPE粉體上接枝磷酸膽堿結(jié)構(gòu),并討論了各種影響因素對接枝率的影響。然后將其在190℃、30分條件下熱壓