[发明专利]一种人工关节用超高分子量聚乙烯板材及其制备方法

说明书

本发明涉及聚乙烯领域，具体是一种人工关节用超高分子量聚乙烯板材及其制备方法。本发明提供的超高分子量聚乙烯板材，由超高分子量聚乙烯经过热压成型得到；所述超高分子量聚乙烯的黏数大于2000mL/g；流变测试在160℃、线性应变条件下，0.02rad/s时的储能模量为0.5MPa以下，0.1rad/s时的储能模量为0.9MPa以下，优选为0.8MPa以下；双缺口冲击强度大于100kJ/m²。本发明提供的超高分子量聚乙烯板材冲击强度高，沿厚度方向的冲击强度较为均匀，用其制备得到的人工关节同样具有高的冲击强度，沿厚度方向的冲击强度较为均匀。

技术领域

本发明涉及聚乙烯领域，具体是一种人工关节用超高分子量聚乙烯板材及其制备方法。

背景技术

人工关节是指采用金属、陶瓷、超高分子量聚乙烯等材料，根据人体关节的形态、构造及功能制成的人工关节假体。目前，在临床上已经广泛采用置换人工关节假体的方式，来治疗肩、髋等关节骨性关节炎、骨折、骨损伤、骨头缺血性坏死等疾病，国内外人工关节市场巨大。人工关节在构造上通常包括金属部件、陶瓷部件和超高分子量聚乙烯/交联长高分子量聚乙烯(UHMWPE/XLPE)耐磨衬面组成。一件性能优异的人工关节产品要求UHMWPE/XLPE具有高的冲击强度、高耐磨性和耐氧化性。现有技术通过辐照交联、热稳定处理和抗氧化剂负载的方式有效地解决了耐磨性和耐氧化性的问题，比如出版信息为The Journal ofArthroplasty 2008,23(4),559～565的论文指出采用XLPE制备的人工膝关节具有更低的磨损速率；出版信息为The Journal of Arthroplasty 2001,16(2),149～160的论文指出辐照后的再熔处理技术可显著提升XLPE的耐氧化性；授权号为CN 102604188的中国专利公开了一种抗氧化剂处理技术，使XLPE的耐氧化性得到明显改善。

对于如何提高或者保持UHWMPE/XLPE的冲击强度现有技术也公开了几种解决手段。公开号为EP 3800208A1的欧洲专利指出采用单活性中心催化剂，控制聚合和模压成型条件使G’/G₀的比值在0.2～0.6之间(10rad/s，160℃，旋转流变仪测试)，可以获得冲击强度为97.1kJ/m²的超高分子量聚乙烯，而且缺口冲击强度随着G’/G₀比值的增加而增加。但是这种方式获得的超高分子量聚乙烯其G’/G₀的比值对受热时间比较敏感(参考出版信息为Macromolecules 2011,44,4952-4960的文献)，由于超高分子量聚乙烯传热速率慢，厚度较高的板材在压制成型过程中其表面受热时间远远大于中心受热时间，因此难以获得比较均匀的G’/G₀的比值，从而难以获得冲击强度较为均匀的板材。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种人工关节用超高分子量聚乙烯板材及其制备方法。本发明提供的超高分子量聚乙烯板材的冲击强度高，沿厚度方向的冲击强度较为均匀。

本发明提供了一种超高分子量聚乙烯板材，由超高分子量聚乙烯树脂粉经过热压成型得到；所述超高分子量聚乙烯的黏数大于2000mL/g；流变测试在160℃、线性应变条件下，0.02rad/s时的储能模量为0.5MPa以下，0.1rad/s时的储能模量为0.9MPa以下，优选为0.8MPa以下；双缺口冲击强度大于100kJ/m²(按照ASTM F648测试)。

本发明所述超高分子量聚乙烯的黏数太低时，会造成板材的耐磨性能的不足；太高时则会导致模塑成型性能较差。在一个实施例中，所述超高分子量聚乙烯的黏数优选为2000～4000mL/g，更优选为2000～3000mL/g。