CN108815573A - 一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；本发明在于解决人造骨关节生物特性问题，特别是人体舒适度得到较大提高，充分应用现代3D打印技术，并与医学诊断信息联网，有效提高骨关节制作准确性，仿真效果得到很大提高。3D打印技术能够有效按照医学诊断信息进行较准确的仿真打印制作。

Description

一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节
技术领域
本发明涉及化工新材料领域，具体为一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节。
背景技术
目前医学临床使用较多的金属骨关节或合成骨关节，金属骨关节在生物特性方面存在着诸多弊端，且重量大，人体舒适度低，制作成本高，价格昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的钛白粉在有机介质中分散程度不好的缺陷，提供一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料25～40份、无碱玻纤15～25份、聚氯乙烯0.2～0.6份、碳纤维0.8～1.6份、聚丙烯PET2～5份、偶联剂1～3份、氧化锌0.1～0.5份、纳米二氧化钛4～8份。
优选的,所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料，包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料30～36份、无碱玻纤18～22份、聚氯乙烯0.4份、碳纤维1.2份、聚丙烯PET3.5份、偶联剂2份、氧化锌0.3份、纳米二氧化钛6份。
进一步的，所述的热塑性塑料为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm。
进一步的，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和铝锆偶联剂中的一种或几种。
进一步的，所述的偶联剂为质量比为2:3～5：1的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂。
本发明在于解决人造骨关节生物特性问题，特别是人体舒适度得到较大提高，充分应用现代3D打印技术，并与医学诊断信息联网，有效提高骨关节制作准确性，仿真效果得到很大提高。对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作，以提高内关节的仿真效果、使用效果。3D打印技术能够有效按照医学诊断信息进行较准确的仿真打印制作。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料25份、无碱玻纤25份、聚氯乙烯0.2份、碳纤维1.6份、聚丙烯PET5份、硅烷偶联剂1份、氧化锌0.1份、纳米二氧化钛4份。
实施例2
一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料40份，热塑性塑料为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm、
无碱玻纤15份、聚氯乙烯0.6份、碳纤维0.8份、聚丙烯PET2份、硼酸酯偶联剂3份、氧化锌0.5份、纳米二氧化钛8份。
实施例3
一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料30份，热塑性塑料为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm；
无碱玻纤22份、聚氯乙烯0.4份、碳纤维1.2份、聚丙烯PET3.5份、
质量比为2:3～5：1的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂2份、氧化锌0.3份、纳米二氧化钛6份。
实施例4
一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料36份、无碱玻纤18份、聚氯乙烯0.4份、碳纤维1.2份、聚丙烯PET3.5份、铝锆偶联剂2份、氧化锌0.3份、纳米二氧化钛6份。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，其特征在于，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料，包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料25～40份、无碱玻纤15～25份、聚氯乙烯0.2～0.6份、碳纤维0.8～1.6份、聚丙烯PET2～5份、偶联剂1～3份、氧化锌0.1～0.5份、纳米二氧化钛4～8份。
2.如权利要求1所述的一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，其特征在于，对于骨关节不同部位，根据其功能要求，应用不同性能材料，联网联机制造，关节头应用热塑料炭纤维树脂基复合材料，而关节软骨则应用韧性特别优异的超韧尼龙合金，关节囊则用与人体关节骨韧带性能接近的软体材料制作；所述的热塑料炭纤维树脂基复合材料包括以下重量份数的各组份：
热塑性塑料30～36份、无碱玻纤18～22份、聚氯乙烯0.4份、碳纤维1.2份、聚丙烯PET3.5份、偶联剂2份、氧化锌0.3份、纳米二氧化钛6份。
3.如权利要求1或2所述的一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，其特征在于，所述的热塑性塑料为方解石型立方体状纳米粒子，其粒度≤50nm。
4.如权利要求1或2所述的一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂和铝锆偶联剂中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的一种应用热塑性碳纤维树脂基复合材料制成的人造骨关节，其特征在于，所述的偶联剂为质量比为2:3～5：1的硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂。
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