[发明专利]一种碳纤维和聚醚醚酮复合接骨板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维和聚醚醚酮复合接骨板及其制备方法。具体为对每层碳纤维布进行静电喷涂聚醚醚酮后逐层叠加放置于模具内，合上模具模压，冷却开模取出制品，溶剂清洗并干燥制品，获得块体材料，按照接骨板设计图纸将其经CNC加工成接骨板胚件；在所得接骨板表面进行生物安全涂层处理。所述接骨板生物相容性好；采用生物涂层化，提高了医用植入的生物安全性；其各项力学参数和骨骼相当，更加接近真实骨强度,克服适配的问题，避免应力集中造成应力遮挡效应；具有良好X射线穿透性；适合批量化生产。

技术领域

本发明涉及骨科材料领域，尤其涉及一种碳纤维和聚醚醚酮复合接骨板及其制备方法。

背景技术

传统接骨板材料都有不锈钢，钛合金；其存在以下问题：1、力学特性，例如模量与天然骨不匹配，差距过大会造成应力遮挡，引起骨吸收、骨炎症，进而造成二次手术；2、长期植入，金属物的溶出，会有细胞毒性；3、X射线无法穿透，影响术后对康复情况的追踪检查；4、由于是金属物，植入后无法进行核磁共振检测。

PEEK（聚醚醚酮）塑胶原料是芳香族结晶型热塑性高分子材料,其熔点为334℃,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的生物相容性。

CF（碳纤维）是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。

碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好并具有优异的生物相容性。

专利CN1296013C公开了一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料接骨板，具体为将碳纤维颗粒和聚醚醚酮混合造粒后注射成型获得，由于是注射成型因此不可能采用长度大于2cm的连续碳纤维并能获得连续铺展结构，因此碳纤维所起到的增强作用没有完全发挥作用；专利申请CN2223081Y公开了一种碳纤维加强环氧树脂接骨板，即将浸润环氧树脂胶液的碳纤维编织布平行叠在一起，加压固化即可。此方法采用环氧树脂体系势必引入固化剂，若固化剂未反应完全，植入体内后存在潜在的生物毒性隐患。专利申请CN104902832A公开了一种接骨装置，通过包覆成型法或双材料注射法制备得到，由于是注射成型因此不可能采用长度大于2cm的连续碳纤维并能获得连续铺展结构，因此碳纤维所起到的增强作用没有完全发挥作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维和聚醚醚酮复合接骨板。

为实现上述目的， 本发明提供一种碳纤维和聚醚醚酮复合接骨板，其特征在于，制备方法为，

静电喷涂：根据块体模具的形状裁切合适的碳纤维布尺寸，对每层碳纤维布进行静电喷涂聚醚醚酮，多次重复直至达到设计的重量比；

模压：将喷涂有聚醚醚酮的碳纤维单层布，逐层叠加放置于模具内，具体层数根据模腔设计尺寸确定，合上模具，进行模压，然后冷却至200℃以下，将压力卸除，开模取出制品，对制品进行溶剂清洗并干燥，获得密度为1.32-1.67g/cm³的块体材料；

机加工：按照接骨板设计图纸将所得块体材料经计算机数字控制机床即CNC加工成接骨板胚件；使其表面粗糙度为10-1000μm；

外包覆生物安全涂层：在所得接骨板表面获得100-2000μm的生物安全涂层，使其表面粗糙度为0.4-3.2μm, 弹性模量范围为10-25GPa,弯曲强度140-230 MPa。

进一步，所述碳纤维布是单向碳纤维布或编制碳纤维布；优选的，所述编制碳纤维布是1K或3K结构。

进一步，所述聚醚醚酮是非晶型或晶型，粒径分布范围为10-200μm。