顆粒填充聚醚醚酮復合材料的生物摩擦學性能研究.pdf

1、人工關節(jié)磨損顆粒引發(fā)的假體晚期松動是長期困擾人工關節(jié)發(fā)展的難題，研制低模量、耐磨損的關節(jié)材料是發(fā)展的方向。聚醚醚酮（PEEK）耐磨性好并具有優(yōu)良的生物相容性，被認為是未來人工關節(jié)的理想替代材料。 本文研究了納米Al<,2>O<,3>和微米15HMWPE顆粒填充PEEK復合材料生物摩擦學性能。采用模壓法制備PEEK及其改性復合材料試樣。對材料的洛氏硬度、潤濕性能進行測試。利用紅外吸收光譜手段評價其分子結構及結晶狀況。采用MM-20

2、0摩擦磨損實驗考察填充顆粒含量、種類、粒徑大小、摩擦副和潤滑條件對PEEK及其復合材料摩擦學性能的影響，通過分析摩擦過程，計算比較摩擦系數、磨損率和觀察磨損表面形貌得出最佳的改性方案。 結果表明，適量的顆粒填充使PEEK復合材料的硬度、潤濕性及結晶狀況均有改善。所有填充顆粒中，填充UHMWPE后PEEK摩擦系數下降幅度很大，其中蒸餾水潤滑下與CoCrMo配副時，其摩擦系數比純PEEK的降低了70％。填充Al<,2>O<,3>－0

3、1的PEEK復合材料磨損率較低，其中蒸餾水潤滑下與CoCrMo配副時，其磨損率僅為純PEEK的5％。三種潤滑介質中，蒸餾水潤滑減小摩擦系數的效果最好，血清潤滑能顯著提高復合材料的耐磨性。兩種摩擦副中，CoCrMo合金配副下摩擦系數低，磨損率高，Si<,3>N<,4>陶瓷環(huán)配副下相反，摩擦系數高但磨損率低，同等條件下PEEK復合材料與Si<,3>N<,4>陶瓷配副時的耐磨性比與CoCrMo合金環(huán)配副時最多高了9倍。綜合得出：5％A1<,2