RU2300537C1 - Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов - Google Patents
Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300537C1 RU2300537C1 RU2005140112/04A RU2005140112A RU2300537C1 RU 2300537 C1 RU2300537 C1 RU 2300537C1 RU 2005140112/04 A RU2005140112/04 A RU 2005140112/04A RU 2005140112 A RU2005140112 A RU 2005140112A RU 2300537 C1 RU2300537 C1 RU 2300537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- molecular weight
- weight polyethylene
- powder
- ultra
- high molecular
- Prior art date
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Способ может быть использован в деталях трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов. При изготовлении полимерной детали исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена предварительно подвергают термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40-140°С и удельном давлении 15-25 МПа в течение 2-4 часов. После чего порошок прессуют при 190-200°С и удельном давлении 10-60 МПа и осуществляют механическую доводку размеров полимерной детали. Причем в качестве исходного порошка используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой (6-10,5)×106 дальтон и размерами частиц 5-250 мкм. Кроме того, состав исходного порошка может дополнительно содержать 0,05-0,15 мас.% меди, серебра или железа с размерами их частиц 10-100 нм. Полученные полимерные детали трения скольжения позволяют достичь пониженный коэффициент трения при скольжении по контртелу, выполненному из биологически инертного сплава, низкий относительный износ как материала детали эндопротеза, так и контртела - титанового сплава, повысить стабильность структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена, микротвердость как по всему объему изготавливаемой детали, так и на се поверхности трения скольжения, повысить краевой угол смачивания, а также свести к минимуму механическую прецизионную доводку размеров детали. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к способам изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов.
Известен способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов, включающий прессование полимерной детали из исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена при температуре 190-200°С и удельном давлении 10-60 МПа и последующую механическую доводку размеров полимерной детали (см. Краснов А.П. и др. Трение и свойства СВМПЭ, обработанного сверхкритическим диоксидом углерода. Международный научный журнал «Трение и износ». Республика Беларусь, г.Гомель, 2003, том 24, №4, с.429-435).
Однако изготовленные известным способом полимерные детали трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов имеют следующие недостатки:
- имеют повышенный коэффициент трения при трении скольжения по контртелу, выполненному из биологически инертного сплава, например титанового сплава марки Ti6Al4V (0,22-0,23),
- имеют недостаточно стабильную структуру поверхностного слоя детали из сверхвысокомолекулярного полиэтилена,
- имеют недостаточную микротвердость как по всему объему изготавливаемой детали, так и на ее поверхности трения скольжения (Нμ=2,5 МПа),
- имеют низкий краевой угол смачивания (60-67°),
- высокий относительный износ как материала детали эндопротеза, так и контртела - титанового сплава.
Задачей изобретения является создание способа изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов.
Техническим результатом является пониженный коэффициент трения при трении скольжения по контртелу, выполненному из биологически инертного сплава, например титанового сплава марки Ti6Al4V, низкий относительный износ как материала детали эндопротеза, так и контртела - титанового сплава, повышенная стабильность структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена, высокая микротвердость как по всему объему изготавливаемой детали, так и на ее поверхности трения скольжения, высокий краевой угол смачивания, а также сведение к минимуму механической прецизионной доводки размеров изготавливаемого эндопротеза за счет улучшения текучести и прессуемости исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена.
Технический результат достигается использованием способа изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов, включающий прессование полимерной детали из исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена при температуре 190-200°С и удельном давлении 10-60 МПа и последующую механическую доводку размеров полимерной детали, причем исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена подвергают термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40-140°С и удельном давлении 15-25 МПа в течение 2-4 часов перед прессованием из него полимерной детали, при этом в качестве исходного порошка используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой (6-10,5)×106 дальтон и размерами частиц 5-250 мкм. При этом в качестве исходного используют порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно содержащий 0,05-0,15 мас.% меди, серебра или железа с размерами их частиц 10-100 нм.
Среди существенных признаков, характеризующих способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных протезов, отличительными являются:
- выполнение термической обработки исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40-140°С и удельном давлении 15-25 МПа в течение 2-4 часов перед прессованием из него полимерной детали,
- использование в качестве исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой (6-10,5)×106 дальтон и размерами частиц 5-250 мкм,
- использование в качестве исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно содержащего 0,05 - 0,15 мас.% меди, серебра или железа с размерами их частиц 10-100 нм.
Способ осуществляется следующим образом. Исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой (6-10,5)×106 дальтон и размерами частиц от 5 до 250 мкм перед прессованием подвергается термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40-140°С и удельном давлении 15-25 МПа в течение 2-4 часов. При этом в качестве исходного используется также порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно содержащий 0,05-0,15 мас.% меди, серебра или железа с размерами их частиц 10-100 нм. Затем из обработанного в сверхкритическом диоксиде углерода порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена изготавливается прессованием в пресс-форме полимерная деталь искусственного эндопротеза при температуре 190-200°С и удельном давлении 10-60 МПа, которая проходит минимальную механическую прецизионную доводку размеров поверхности трения скольжения.
Экспериментальные и натурные испытания предложенного способа изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных протезов показали его высокую эффективность. Способ при своем использовании обеспечивает на изготовленной детали пониженный коэффициент трения (0,15-0,21) при трении скольжения по контртелу, выполненному из биологически инертного титанового сплава, например, марки Ti6Al4V, низкий относительный износ как материала детали эндопротеза, так и контртела - титанового сплава, повышенную стабильность структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена, высокую микротвердость (Нμ=3,6-3,9 МПа) как по всему объему изготавливаемой детали, так и на ее поверхности трения скольжения, высокий краевой угол смачивания (76-80°). При этом предложенный способ обеспечивает сведение к минимуму механической прецизионной доводки размеров изготавливаемого эндопротеза за счет отсутствия воздействия сверхкритического диоксида углерода на поверхность детали, улучшения текучести и прессуемости исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Одновременно было установлено, что с использованием предложенного способа улучшены самосмазывающиеся свойства поверхности трения скольжения, также достигнуто повышение стерильности изготавливаемой детали трения скольжения эндопротеза, поскольку вся масса пресс-композиции предварительно подвергалась воздействию сверхкритического диоксида углерода.
Реализация предложенного способа изготовления полимерных деталей трения скольжения для искусственных эндопротезов иллюстрируется следующими практическими примерами.
Пример 1. Исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 6×106 дальтон и размерами частиц от 5 до 25 мкм перед прессованием подвергли термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40°С и удельном давлении 25 МПа в течение 4 часов. Затем из обработанного в сверхкритическом диоксиде углерода порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена изготовили прессованием в пресс-форме полимерную деталь искусственного эндопротеза при температуре 200°С и удельном давлении 10 МПа, которую затем подвергли минимальной механической прецизионной доводке размеров поверхности трения скольжения. Готовая полимерная деталь искусственного эндопротеза имеет следующие свойства: коэффициент трения при трении скольжения по контртелу, выполненному из биологически инертного титанового сплава марки Ti6Al4V, составляет 0,21, повышенная стабильность структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена детали обеспечила снижение относительного износа материала детали эндопротеза на 12% и контртела - титанового сплава на 10%, микротвердость детали эндопротеза составляет как по всему объему изготавливаемой детали, так и на ее поверхности трения скольжения Нμ=3,6 МПа, краевой угол смачивания равен 76°.
Пример 2. Исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 10,5×106 дальтон и размерами частиц от 35 до 100 мкм перед прессованием подвергли термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 140°С и удельном давлении 15 МПа в течение 2 часов. Затем из обработанного в сверхкритическом диоксиде углерода порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена изготовили прессованием в пресс-форме полимерную деталь искусственного эндопротеза при температуре 190°С и удельном давлении 30 МПа, которую затем подвергли минимальной механической прецизионной доводке размеров поверхности трения скольжения. Готовая полимерная деталь искусственного эндопротеза имеет следующие свойства: коэффициент трения при трении скольжения по контртелу, выполненному из биологически инертного титанового сплава марки Ti6Al4V, составляет 0,15, повышенная стабильность структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена детали обеспечила снижение относительного износа материала детали эндопротеза на 18% и контртела - титанового сплава на 25%, микротвердость детали эндопротеза составляет как по всему объему изготавливаемой детали, так и на ее поверхности трения скольжения Нμ=3,8 МПа, краевой угол смачивания равен 80°.
Пример 3. Исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 10,5×106 дальтон и размерами частиц от 105 до 250 мкм и дополнительно содержащий 0,1 мас.% серебра с размерами их частиц 10-100 нм перед прессованием подвергли термической обработке в сверхкритическом двуоксиде углерода при температуре 80°С и удельном давлении 20 МПа в течение 3 часов. Затем из обработанного в сверхкритическом диоксиде углерода порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена изготовили прессованием в пресс-форме полимерную деталь искусственного эндопротеза при температуре 200°С и удельном давлении 60 МПа, которую затем подвергли минимальной механической прецизионной доводке размеров поверхности трения скольжения. Готовая полимерная деталь искусственного эндопротеза имеет следующие свойства: коэффициент трения при трении скольжения по контртелу, выполненному из биологически инертного титанового сплава марки Ti6Al4V, составляет 0,19, повышенная стабильность структуры сверхвысокомолекулярного полиэтилена детали обеспечила снижение относительного износа материала детали эндопротеза на 18% и контртела - титанового сплава на 24%, микротвердость детали эндопротеза составляет как по всему объему изготавливаемой детали, так и на ее поверхности трения скольжения Нμ=3,9 МПа, краевой угол смачивания равен 76°.
Claims (2)
1. Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов, включающий прессование полимерной детали из исходного порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена при температуре 190-200°С и удельном давлении 10-60 МПа и последующую механическую доводку размеров полимерной детали, отличающийся тем, что исходный порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена подвергают термической обработке в сверхкритическом диоксиде углерода при температуре 40-140°С и удельном давлении 15-25 МПа в течение 2-4 ч перед прессованием из него полимерной детали, при этом в качестве исходного порошка используют сверхвысокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой (6-10,5)·106 дальтон и размерами частиц 5-250 мкм.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного используют порошок сверхвысокомолекулярного полиэтилена, дополнительно содержащий 0,05-0,15 мас.% меди, серебра или железа с размерами их частиц 10-100 нм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140112/04A RU2300537C1 (ru) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140112/04A RU2300537C1 (ru) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2300537C1 true RU2300537C1 (ru) | 2007-06-10 |
Family
ID=38312487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005140112/04A RU2300537C1 (ru) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2300537C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478111C1 (ru) * | 2011-08-10 | 2013-03-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ получения композиционного материала |
| RU2631567C1 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-09-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" | Способ получения порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наночастицами серебра |
-
2005
- 2005-12-22 RU RU2005140112/04A patent/RU2300537C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CH17 ВИНИТИ [ISSN 15610-7866] реферат, ЗАЛЕПУГИН Д.Ю. Свойства поверхности СВМПЭ, подвергнутого воздействию сверхкритического диоксида углерода. - Всероссийская конференция с международным участием, Улан-Уде, 20-27 авг., 2002: Тезисы докладов. Улан-Уде: изд-во БНЦ СО РАН. 2002, с.151. * |
| Краснов А.П. и др. Трение и свойства СВМПЭ, обработанного сверхкритическим диоксидом углерода. Международный научный журнал «Трение и износ». Республика Беларусь, г.Гомель, 2003, том 24, №4, с.429-435. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478111C1 (ru) * | 2011-08-10 | 2013-03-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ получения композиционного материала |
| EA018652B1 (ru) * | 2011-08-10 | 2013-09-30 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Способ получения композиционного материала |
| RU2631567C1 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-09-25 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" | Способ получения порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена, модифицированного наночастицами серебра |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2004216616B2 (en) | Medical implant or medical implant part and method for producing the same | |
| EP0348252B1 (fr) | Procédé pour réduire le coefficient de frottement et l'usure entre une piéce métallique et une pièce à base d'un polymère ou copolymère organique et son application à des prothèses articulaires et des emboîtements travaillant dans des milieux marins | |
| CA2439270C (en) | Cross-linked ultra-high molecular weight polyethylene for use as medical implant | |
| ES2350708T3 (es) | Material de soporte de implante médico. | |
| US6558428B2 (en) | Precoated polymeric prosthesis and process for making same | |
| US20150376349A1 (en) | Surface crosslinked polyethylene | |
| EP2116210A1 (en) | New knee implant and use thereof | |
| US11707555B2 (en) | Nanofiber reinforcement of attached hydrogels | |
| CH624572A5 (en) | Bone prosthesis material | |
| RU2300537C1 (ru) | Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения из сверхвысокомолекулярного полиэтилена для искусственных эндопротезов | |
| JP6192362B2 (ja) | 摺動部材およびその製造方法 | |
| JP2007268277A (ja) | 減少された磨耗率を有する医用インプラントの支持材料および磨耗率を減少するための方法 | |
| EP0559508A1 (fr) | Nouveau revêtement pour système prothétique | |
| CN105603286B (zh) | 一种在体内环境中具有磨损自修复功能的陶瓷生物材料制备方法 | |
| Singh et al. | Contemporary development on the performance and functionalization of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) for biomedical implants | |
| Annur et al. | Study of sintering on Mg-Zn-Ca alloy system | |
| KR20200118087A (ko) | 향상된 정착, 내마모성, 및 기계적 특성을 위한 기능 경사 중합체 슬관절 임플란트 및 그의 제작 | |
| RU2354668C1 (ru) | Способ изготовления полимерных деталей трения скольжения для искусственных эндопротезов | |
| Karthik et al. | Development of hydroxyapatite/polyvinyl alcohol bionanocomposite for prosthesis implants | |
| JP2014124502A (ja) | 人工関節用摺動部材の製造方法および人工関節用摺動部材 | |
| Li et al. | Transformation behavior and superelastic properties of Ti-Ni-Ag scaffolds prepared by sintering of alloy fibers | |
| Jamaludin et al. | Microstructure and in-vitro test bioactivity behavior of Co-Cr-Mo (F-75)/hydroxyapatite in phosphate buffered saline solution | |
| US9205171B2 (en) | Hydrogen out gas of porous metal scaffold | |
| CN108744040B (zh) | 一种在体内环境中具有磨损自修复功能的高分子生物材料制备方法 | |
| US20230310705A1 (en) | Mxene-aromatic thermosetting copolyester nanocomposite as an extremely wear-resistant biocompatible implant material for osteoarthritis applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161223 |