[发明专利]一种超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，首先选用医药级超高分子量聚乙烯（UHMWPE）粉末为基底材料，进行干燥处理，得到干燥充分的UHMWPE粉末压制成型得到UHMWPE板材，随后将其浸泡在氧化石墨烯溶液中，并利用超声处理器进行超声诱导，使氧化石墨烯渗入UHMWPE基底材料中，最终得到生物相容性及摩擦学性能更优的超高分子量聚乙烯复合材料。本发明制备方法简单，步骤易于操作，超声诱导之后大量的氧化石墨烯能稳定吸附在UHMWPE基底表面，并且在摩擦磨损过程中，由于对磨件的作用，使得氧化石墨烯均匀的平铺在基底材料表面，形成一层润滑膜，能够有效减少磨损。

技术领域

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

随着人口老龄化速度的加快，患有骨关节问题的人数逐年上升。目前，针对关节患者的问题，临床上最常用的手段是置换受损的关节。因此，关节置换材料是治疗成功的关键。医用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）因其摩擦系数低、生物相容性、耐磨和耐腐蚀性能优异，是理想的医用高分子材料，在人工关节置换领域得到了广泛的应用。但是UHMWPE在长期的使用过程中会发生严重磨损和氧化，进而产生磨屑，并导致骨溶解产生无菌性松动，最后失效。此时，需要重新进行关节植入，会给病患造成二次伤害。因此，为减少患者痛苦，提高其使用寿命，进一步提高UHMWPE的生物摩擦学性能对医疗领域的发展具有重要的意义。

GO具有优良的力学性能和自润滑性能，可以有效提高其复合材料的抗磨损性能，是增强UHMWPE复合材料摩擦学性能的重要材料。

但传统GO/UHMWPE复合材料的制备大多采用向UHMWPE基底材料中混入GO，虽然使得基底材料某些方面性能提升，如亲水性能、磨损性能等，但是其提升效果并不显著，且混入的GO会降低基底材料之间的结合，使其冲压剪切性能下降严重。因此，在不影响基底材料间的结合强度前提下，进一步提高GO渗入UHMWPE基底的程度对提高其复合材料的生物摩擦学性能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种制备方法简单，步骤易于操作的超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法。

本发明采用如下技术方案：一种超高分子量聚乙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）前处理：选用医药级超高分子量聚乙烯（UHMWPE）粉末为基底材料，进行干燥处理，得到干燥充分的UHMWPE粉末；

（2）成型工艺：将干燥后的粉末添加到模具中，采用平板硫化机进行预压处理，然后将模具置于150-200℃的保温箱中进行保温处理2-3h，再采用平板硫化机压模处理得到UHMWPE板材，并冷却至室温;

（3）溶液配制：采用无水乙醇为溶剂配制氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液的质量浓度为0.5-1.0%；

（4）浸泡处理：将模压成型后的超高分子量聚乙烯材料浸泡于氧化石墨烯溶液中密封处理；

（5）超声诱导工艺：在恒温环境下，将步骤（4）中浸泡有UHMWPE的氧化石墨烯溶液的器具置于超声波处理器中进行超声诱导4-12h，使氧化石墨烯溶液渗入至UHMWPE基底中，最终得到生物摩擦性能优异的超高分子量聚乙烯复合材料；

（6）后处理：采用去离子水对超声诱导的超高分子量聚乙烯复合材料进行清洗数次，并用吹风机吹干。

进一步的，所述医药级超高分子量聚乙烯粉末的粒径大小是4.3-200μm。

进一步的，所述超声波处理器的超声频率为10-15Hz。

进一步的，所述步骤（1）中超高分子聚乙烯粉末在100-120℃下干燥10-12h。