[发明专利]一种C/C-SiC复合材料接骨板及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201810196433.7 申请日: 2018-03-09
公开(公告)号: CN108577957A 公开(公告)日: 2018-09-28
发明(设计)人: 肖涛;刘立宏;于澍 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: A61B17/80 分类号: A61B17/80;A61L31/12;A61L31/08;A61L31/10;A61L31/16
代理公司: 长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙) 43213 代理人: 周孝湖
地址: 410000 *** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 复合材料基材 接骨板 表面包覆 热解炭 无纺布 制备 填充 生物相容性 碳纤维网胎 针刺炭纤维 交替叠层 力学性能 医学检查 层间 人骨 阻挡
【说明书】:

本发明公开了一种C/C‑SiC复合材料接骨板及其制备方法,该C/C‑SiC复合材料接骨板包括由0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布依次交替叠层形成的C/C复合材料基材;所述C/C复合材料基材层间填充针刺炭纤维,C/C复合材料基材的孔隙中填充有SiC;C/C复合材料基材的表面包覆有热解炭层;并且所述热解炭层的表面包覆有SiC层。该C/C‑SiC复合材料接骨板生物相容性好,力学性能与人骨接近,不会对医学检查产生干扰或阻挡。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域,具体涉及一种C/C-SiC复合材料接骨板及其制备方法。

背景技术

传统的接骨板多为金属材质,主要为不锈钢和钛合金。但是,金属材质的接骨板在临床应用中主要存在以下问题:(1)存在应力遮挡,容易破坏骨折处血运;(2)在体内易产生电化学反应腐蚀;(3)不能直接促进骨折的愈合,极易发生延迟愈合或不愈合、接骨板断裂、螺钉松动脱落、排异反应等术后并发症;(4)病人X线、CT及MRI检查结果常常受到金属接骨板的严重影响,造成检查结果不准确。

专利文献CN2223081Y公开了一种碳纤维加强环氧树脂接骨板,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,此专利获得制品经过车床加工后容易出现纤维毛刺,植入后的周围组织容易受刺激产生炎症反应。专利文献CN1296013C公开了一种碳纤维增强聚醚醚酮复合材料接骨板,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,不可采用长度大于2cm的连续碳纤维,也不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。

因此,亟需开发一种生物相容性好,力学性能与人骨更适配,并且不会对病人的检查结果造成影响的接骨板,以代替现有的接骨板。

发明内容

本发明的目的在于,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种C/C-SiC复合材料接骨板及其制备方法,该接骨板生物相容性好,力学性能与人骨接近,不会对医学检查产生干扰或阻挡。

为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:

一种C/C-SiC复合材料接骨板,

包括由0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布依次交替叠层形成的C/C复合材料基材;

所述C/C复合材料基材层间填充针刺炭纤维,C/C复合材料基材的孔隙中填充有SiC;

C/C复合材料基材的表面包覆有热解炭层;并且

所述热解炭层的表面包覆有SiC层。

优选的,所述SiC层中含有占SiC层总质量0.1%~0.5%的单质Si。

优选的,所述针刺炭纤维的填充量为C/C复合材料基材质量的10%~15%,针刺炭纤维的直径为5μm~7μm。

优选的,所述热解炭层为多层,每一层热解炭的厚度均为2mm~5mm,热解炭的总包覆量为C/C复合材料基材质量的5%~10%。

优选的,所述接骨板的弹性模量为10GPa~30GPa,抗压强度≥200MPa,抗弯强度≥220MPa,剪切强度≥16MPa,拉伸强度为110MPa~130MPa,延伸率≤2%。

一种上述的C/C-SiC复合材料接骨板的制备方法,包括以下步骤:

(1)将0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布按设计尺寸裁切,再将裁切好的0°无纺布、碳纤维网胎和90°无纺布依次交替叠层,在层间填充针刺炭纤维作为增强相,并且通过化学气相渗透法在交替叠层后的制品的孔隙中填充SiC;

(2)将步骤(1)所得交替叠层的制品置于加热台上进行预热,在交替叠层的制品上包覆热解炭,然后通过化学气相沉积法在热解炭层外包覆SiC,挤压排出层间气体,然后将制品放在预型模内,按预型模设计的形状预型;

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