本發(fā)明涉及骨科植入體制造，尤其涉及一種高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊的成型方法。

背景技術(shù)：

1、超高分子量聚乙烯與金屬關(guān)節(jié)頭組成的關(guān)節(jié)，一直作為人工關(guān)節(jié)承載面的金標準組合。超高分子量聚乙烯經(jīng)過電離輻照處理后分子鏈間形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，提高耐磨性能的同時降低了原有的韌性。膝關(guān)節(jié)襯墊需要承載的沖擊力較大，高交聯(lián)超高分子量襯墊需要在耐磨性和韌性之間找到合適的平衡點，便于根據(jù)患者的體重、活動程度等因素進行合理的調(diào)節(jié)。由于人工膝關(guān)節(jié)尺寸相對較小，且需要承載大部分人體重量，因此高交聯(lián)超高分子量聚乙烯關(guān)節(jié)襯墊的制造要求高。

2、目前，國內(nèi)已經(jīng)建立起了高交聯(lián)超高分子量聚乙烯植入體的系列標準，yyt?0811-2010外科植入物用大劑量輻射交聯(lián)超高分子量聚乙烯制品標準要求等，根據(jù)這些標準，需要先制造大尺寸的超高分子量聚乙烯模塑料，再經(jīng)過輻射交聯(lián)獲得高交聯(lián)超高分子量聚乙烯材料基材，通常為棒狀、塊狀。制造膝關(guān)節(jié)襯墊時，根據(jù)關(guān)節(jié)的設(shè)計對基材其進行機械加工，制成關(guān)節(jié)襯墊。由于膝關(guān)節(jié)襯墊結(jié)構(gòu)較為復雜，不但光滑曲面結(jié)構(gòu)需要高精度機械加工，而且異性結(jié)構(gòu)需要耗費大量昂貴的基材。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊的成型方法，通過將超高分子量聚乙烯制成具有曲面光滑、交聯(lián)度適宜的預制襯墊，該襯墊在后期精加工制成產(chǎn)品時不需要在進行曲面加工，具有提高曲面精度、降低加工難度、省時省料的特點，并且易于控制交聯(lián)程度的差別化需求。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊的成型方法，包括以下步驟：

3、s1.將原料粉體裝入襯墊模具中，模壓成膝關(guān)節(jié)襯墊坯體；然后在惰性氣氛下進行燒結(jié)，得到膝關(guān)節(jié)襯墊；

4、s2.在還原性氣氛下，對所述膝關(guān)節(jié)襯墊進行輻射交聯(lián)；

5、s3.在無氧條件下，對輻射交聯(lián)后的膝關(guān)節(jié)襯墊進行退火處理，得到所述超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊。

6、目前常規(guī)的高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊需要先將超高分子量聚乙烯粉體模塑成型，即通過模壓或擠壓等成型方式加工成各種形式(例如，長方形板材或棒材等)，對上述型材進行輻射交聯(lián)，然后切割、精密機械加工制得所需規(guī)格的膝關(guān)節(jié)襯墊。一方面膝關(guān)節(jié)襯墊摩擦面為不規(guī)則的弧面，需要較高的加工精度，另一方面加工過程消耗大量昂貴的型材。

7、而本發(fā)明提供的成型方法中，先將原料粉體一體模壓成型，然后進行輻射交聯(lián)，從而制造出高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊粗構(gòu)件。通過該方法獲得的膝關(guān)節(jié)襯墊構(gòu)件，僅需要適當機械加工，即可以獲得曲面光滑、交聯(lián)度可控的襯墊產(chǎn)品。該方法避免了常規(guī)方法冗長的制備工藝，降低了制造難度，并極大的節(jié)省原料，降低成本。

8、本發(fā)明步驟s1中，所述原料粉體可以為超高分子量聚乙烯粉體。在一些實施例中，所述原料粉體中還加入了抗氧化劑，即原料粉體是由超高分子量聚乙烯粉體與抗氧化劑混合而成的。加入的抗氧化劑可以減少超高分子量聚乙烯在后續(xù)工序中的氧化。

9、本發(fā)明步驟s1中，所述抗氧化劑可為工業(yè)上常用的抗氧化劑，包括但不限于硫代二亞甲基雙[3-[3，5-二叔丁基-4-羥苯基]丙酸酯、四[亞甲基(3，5-二叔丁基羥基氫化肉桂酸酯)]甲烷、十八烷基3，5-二叔丁基-4-羥基氫化肉桂酸酯、維他命e、苯丙酸3，5-雙(1，1-二甲基-乙基)-4-羥基-c7-c9支鏈烷基酯、n，n'-己烷-1，6-二基雙(3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酰胺))、2，4-雙(十二烷基硫代甲基)-6-甲基苯酚、三乙二醇雙(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)-2，4，6-三甲基苯、2，4-雙(辛硫基)-6-(4-羥基-3，5-二叔丁基苯胺基)-1，3，5-三嗪5，7-二叔丁基-3-(3，4-二甲基苯基)-3h-苯并呋喃-2-酮、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)-1，3，5-三嗪-2，4，6(1h,3h,5h)-三酮、三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯，或季戊四醇四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2，2'-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)單丙烯酸酯、苯甲胺與2，4，4-三甲基戊烯的反應(yīng)產(chǎn)物中的至少一種。

10、本發(fā)明中，所述原料粉體中抗氧化劑的添加量為0.01～0.5％，例如可以為0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。優(yōu)選地，所述原料粉體中抗氧化劑的添加量為0.1～0.3％。

11、本發(fā)明步驟s1中，所述模壓成型優(yōu)選地采用冷壓的方法，所述冷壓的壓力為3～20mpa，例如可以為3mpa、5mpa、8mpa、10mpa、12mpa、15mpa、18mpa、20mpa等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。優(yōu)選地，所述冷壓的壓力為10～15mpa。

12、本發(fā)明步驟s1中，燒結(jié)需要在惰性氣氛下進行，所述惰性氣氛包括但不限于氮氣、氬氣氦氣中的至少一種，優(yōu)選為氮氣。所述燒結(jié)的溫度為140～200℃，例如可以為140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。燒結(jié)的時間為2～10h，例如可以為2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。優(yōu)選地，所述燒結(jié)的溫度為160～180℃，燒結(jié)的時間為5～8h。

13、在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施例中，步驟s1中，經(jīng)冷壓、燒結(jié)后得到的膝關(guān)節(jié)襯墊，其關(guān)節(jié)面的粗糙度ra值不大于0.5μm。

14、本發(fā)明步驟s2中，輻射交聯(lián)處理需要在還原性氣氛下進行，所述還原性氣氛包括但不限于氫氣、甲烷等還原性氣體中的至少一種。由于超高分子量聚乙烯粉體中含有一定量的溶解氧和氧化性成分，當膝關(guān)節(jié)襯墊在還原性氣氛下進行輻照交聯(lián)時，超高分子量聚乙烯中存在的溶解氧、氧化性成分會被輻射粒子激活而發(fā)生活化，并優(yōu)先與氫氣、甲烷等還原性氣體發(fā)生結(jié)合，從而中和了材料中的溶解氧，降低了超高分子量聚乙烯的氧化程度，保證了膝關(guān)節(jié)襯墊的力學性能。

15、本發(fā)明步驟s2中，所述輻射交聯(lián)優(yōu)選地采用伽馬射線，輻射交聯(lián)的劑量范圍為40～130kgy，例如可以為40kgy、50kgy、60kgy、70kgy、80kgy、90kgy、100kgy、110kgy、120kgy、130kgy等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。

16、本發(fā)明步驟s3中，退火處理在無氧條件下進行，從而避免了超高分子量聚乙烯在退火處理過程中發(fā)生氧化。其中，所述無氧條件包括真空或惰性氣氛，所述惰性氣氛包括但不限于氮氣、氦氣、氬氣、二氧化碳中的至少一種。

17、本發(fā)明步驟s3中，所述退火的溫度為120～135℃，例如可以為120℃、122℃、125℃、128℃、130℃、132℃、135℃等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。退火的時間為2～120h，例如可以為2h、5h、10h、20h、30h、50h、60h、80h、100h、120h等等，但并不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值或范圍同樣適用。

18、在本發(fā)明的一些優(yōu)選的實施例中，步驟s3中，在進行退火處理之前，先將輻射交聯(lián)后的膝關(guān)節(jié)襯墊被置于襯墊模具中，然后再進行退火處理。這樣可以使得膝關(guān)節(jié)襯墊在高溫退火的過程中保持原有的形狀，避免發(fā)生變形，因此有利于減少后續(xù)的機械加工。

19、本發(fā)明第二方面提供了由上述成型方法得到的超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊。

20、通過本發(fā)明中的上述實施例中的一個實施例或多個實施例，至少可以實現(xiàn)如下技術(shù)效果：

21、1.本發(fā)明提供的高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊的成型方法中，先將原料粉體一體模壓成型，然后進行輻射交聯(lián)，從而制造出高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊粗構(gòu)件。通過該方法獲得的膝關(guān)節(jié)襯墊構(gòu)件，僅需要適當機械加工，即可以獲得曲面光滑、交聯(lián)度可控的襯墊產(chǎn)品。該方法避免了常規(guī)方法冗長的制備工藝，降低了制造難度，并極大的節(jié)省原料，降低成本。

22、2.本發(fā)明提供的高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊的成型方法中，輻射交聯(lián)過程在還原性氣氛下進行，從而超高分子量聚乙烯中存在的溶解氧、氧化性成分會被輻射粒子激活而發(fā)生活化，并優(yōu)先與氫氣、甲烷等還原性氣體發(fā)生結(jié)合，進而降低了超高分子量聚乙烯的氧化程度，保證了膝關(guān)節(jié)襯墊的力學性能。

23、3.本發(fā)明提供的高交聯(lián)超高分子量聚乙烯膝關(guān)節(jié)襯墊的成型方法中，膝關(guān)節(jié)襯墊被置于襯墊模具中進行退火處理，可以使得膝關(guān)節(jié)襯墊在高溫退火的過程中保持原有的形狀，避免發(fā)生變形，從而有利于減少后續(xù)的機械加工。