CN102366641A - 新型碳纤维人工骨 - Google Patents
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Abstract
新型碳纤维人工骨，本发明涉及人骨替代品领域；其特征是人工骨中间层结构采用高强度碳纤维，为加强硬度和韧性，碳纤维用酚醛树脂预浸成为复合增强材料，即为单向的连续纤维；碳纤维外层采用气相沉降法，经高温加热，使氯硅烷和高纯氢气发生反应，氯硅烷裂解为氯化氢和碳化硅，碳化硅沉积在碳纤维表面形成碳化硅层，即成一种新型的复合体；环氧树脂沿碳纤维拉伸方向粘贴在碳化硅外层上，形成环氧树脂层，环氧树脂层外层等离子喷涂HA，形成HA层；HA层外层设有OPG蛋白层。本发明具有强度高，硬度好，韧性好，耐腐蚀，承载力高，组织相容性好，结实耐用，无毒、无刺激性，塑形性好，价格合理的特点。
Description
技术领域 本发明涉及人骨替代品领域，具体地说是涉及一种新型碳纤维人工骨。
背景技术 本发明涉及人骨替代品领域。在日常活动中，因外伤、感染、肿瘤及先天性疾病等原因造成的骨缺损非常常见，骨缺损的治疗和修复是骨科临床常见的难症之一。现有的修复材料有自体骨、异体骨和人工骨替代品，自体骨存在取用不便，移植受限的问题，异体骨存在组织不兼容性，排斥反应的问题，人工骨替代品在韧性、承受力、可塑性、组织相容性方面有较高要求，现有技术中人工骨替代品不能满足临床应用的需要。
目前，国内外多采用羟基磷灰石（HA）材料作为修复骨缺损，体内埋植试验证明，羟基磷灰石能有效地促进骨的化学结合，具有很好的组织相容性，可加快新骨的生长，对机体无毒、无刺激性，不易老化，易与塑性。但在力学性能方面仍不能满足应用需要，如HA的热膨胀系数为15×10-6K-1，比钛合金8.8×10-6K-1等其它金属大很多，且HA的强度和韧性较差，且与基体的结合力也较差。
发明内容 鉴于现有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种强度高，硬度好，韧性好，耐腐蚀，承载力高，组织相容性好，结实耐用，无毒、无刺激性，塑形性好，价格合理的新型碳纤维人工骨。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为230～430Gpa亦高于钢。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。本发明是采用高强度碳纤维，碳纤维呈单向排列，用微量的树脂浸渗后作为修复补强的加固材料，提高了原有碳纤维的抗拉强度，具有重量轻，高弹性，高强度，高耐久性，耐腐蚀的特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术解决方案是人工骨中间层结构采用高强度碳纤维，为加强硬度和韧性，碳纤维用酚醛树脂预浸成为复合增强材料，即为单向的连续纤维；树脂能耐高温，防氧化，且为绝缘材料，碳纤维外层采用气相沉降法，经高温加热，使氯硅烷和高纯氢气发生反应，氯硅烷裂解为氯化氢和碳化硅，碳化硅沉积在碳纤维表面形成碳化硅层，即成一种新型的复合体；环氧树脂沿碳纤维拉伸方向粘贴在碳化硅外层上，形成环氧树脂层，环氧树脂层外层等离子喷涂HA，形成HA层；HA层外层设有OPG蛋白层，单独的OPG蛋白易随体液流失，无法充分发挥作用，在有内层载体制成复合体的情况下，可充分发挥作用。
粘贴碳纤维材料之前，需将气化碳化硅的碳纤维进行放置8～12小时，常温冷却干燥，粘贴过程中使温度保持在-10℃以上，相对湿度RH＞80%；粘贴时，尽量不要留有空气，粘贴树脂涂料后，需自然养护1～2小时达到初期固化，固化期间免受外界干扰和碰撞。
由于本发明具有强度高，硬度好，韧性好，耐腐蚀，承载力高，组织相容性好，结实耐用，无毒、无刺激性，塑形性好，价格合理的特点，可进行批量化的生产，广泛适用于临床需要，是一种具有推广价值的新技术。
附图说明
图1是本发明结构剖层图。
图1所示的附图标记如下：1、碳纤维，2、酚醛树脂，3、碳化硅，4、环氧树脂， 5、HA，6、OPG蛋白。
具体实施方式
本发明结合附图1对结构进行描述，具体方案是：中间层结构采用高强度碳纤维1，碳纤维1用酚醛树脂2预浸成为复合增强材料，即为单向的连续纤维；碳纤维1外层采用气相沉降法，经高温加热，使氯硅烷和高纯氢气发生反应，氯硅烷裂解为氯化氢和碳化硅3，碳化硅3沉积在碳纤维表面形成碳化硅3层，即成一种新型的复合体；环氧树脂4沿碳纤维1拉伸方向粘贴在碳化硅3外层上，形成环氧树脂4层，环氧树脂4层外层等离子喷涂HA5，形成HA5层；HA5层外层设有OPG蛋白6层。
粘贴碳纤维材料之前，需将气化碳化硅的碳纤维进行放置8～12小时，常温冷却干燥，粘贴过程中使温度保持在-10℃以上，相对湿度RH＞80%；粘贴时，尽量不要留有空气，粘贴树脂涂料后，需自然养护1～2小时达到初期固化，固化期间免受外界干扰和碰撞。
在制造过程中，因碳纤维是导电材料，需注意安全用电；应避免碳纤维的横向弯折和扭曲，否则容易开裂破坏；粘贴用的树脂原料需密封储存，远离火源，避免阳光直接照射。
Claims (3)
1.新型碳纤维人工骨，其特征是中间层结构采用高强度碳纤维，碳纤维用酚醛树脂预浸成为复合增强材料，即为单向的连续纤维；碳纤维外层采用气相沉降法，经高温加热，使氯硅烷和高纯氢气发生反应，氯硅烷裂解为氯化氢和碳化硅，碳化硅沉积在碳纤维表面形成碳化硅层，即成一种新型的复合体；环氧树脂4沿碳纤维1拉伸方向粘贴在碳化硅外层上，形成环氧树脂层，环氧树脂层外层等离子喷涂HA5，形成HA层；HA5层外层设有OPG蛋白层。
2.根据权利要求1所述的新型碳纤维人工骨，其特征是粘贴碳纤维材料之前，需将气化碳化硅的碳纤维进行放置8～12小时，常温冷却干燥，粘贴过程中使温度保持在-10℃以上，相对湿度RH＞80%；粘贴时，尽量不要留有空气。
3.根据权利要求1所述的新型碳纤维人工骨，其特征是粘贴树脂涂料后，需自然养护1～2小时达到初期固化。
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Publications (1)
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2011
- 2011-10-24 CN CN2011103244201A patent/CN102366641A/zh active Pending
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