颗粒填充聚醚醚酮复合材料的生物摩擦学性能研究

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1、硕士论文颗粒填充聚醚醚酮复合材料的生物摩擦学性能研究捅要人工关节磨损颗粒引发的假体晚期松动是长期困扰人工关节发展的难题，研制低模量、耐磨损的关节材料是发展的方向。聚醚醚酮(PEEK)耐磨性好并具有优良的生物相容性，被认为是未来人工关节的理想替代材料。本文研究了纳米m203和微米UHMWPE颗粒填充PEEK复合材料生物摩擦学性能。采用模压法制备PEEK及其改性复合材料试样。对材料的洛氏硬度、润湿性能进行测试。利用红外吸收光谱手段评价其分子结构及结晶状况。采用MM．200摩擦磨损实验考察填充颗粒含量、种类、粒径大小、摩擦副和润滑条件对PEEK及其复合材料摩擦学性能的影响，通过分析摩擦过程，

2、计算比较摩擦系数、磨损率和观察磨损表面形貌得出最佳的改性方案。结果表明，适量的颗粒填充使PEEK复合材料的硬度、润湿性及结晶状况均有改善。所有填充颗粒中，填充UHMWPE后PEEK摩擦系数下降幅度很大，其中蒸馏水润滑下与CoCrMo配副时，其摩擦系数比纯PEEK的降低了70％。填充A1203--01的PEEK复合材料磨损率较低，其中蒸馏水润滑下与CoCrMo配副时其磨损率仅为纯PEEK的5％。三种润滑介质中，蒸馏水润滑减小摩擦系数的效果最好，血清润滑能显著提高复合材料的耐磨性。两种摩擦副中，CoCrMo合金配副下摩擦系数低，磨损率高，sisN4陶瓷环配副下相反，摩擦系数高但磨损率低，同

3、等条件下PEEK复合材料与si3N4陶瓷配副时的耐磨性比与CoCrMo合金环配副时最多高了9倍。综合得出：5％A1203--01／PEEK复合材料血清润滑下与Si3N4陶瓷环配副耐磨性最好，其磨损率为o72X10“mm3(N．m)～。磨损表面几乎没有粘着和犁耕所形成的斑痕，仅有微切削的痕迹，主要以轻微磨粒磨损为主。翼4关键词：PEEK(聚醚醚酮)，纳米A1203，复合材料，摩擦性能，磨损硕士论文颗粒填充聚醚醚酮复合材料的生物摩擦学性能研究AbstractAsepticlooseningoftheartificialjointisadifficultproblemtothedevelop

4、mentofartificialjointforlong．Thereforeimprovingtheabilityofwearresistanceofjointmaterialsisveryvaluabletoimprovetheserviceyearsofartificialjoint．Poly(ether-ether-ketone)(PEEK)possessesnotonlythermalstability,innocuitypropertyandgoodresistancetosolventaRackbutalsogoodwearresistance．Recently,PEEKh

5、asbeencalledsuperplastic，andithasbeenwidelyusedasakindofbiocompatibilitymaterialInthispaper,PEEKismodifiedwiththefillingofnanoA]203andmicronUHMWPEpowders．TheeffectsofpowdersthatfilledinonthetribologicalpropertiesofPEEKareinvestigated．ThepurePEEKandaseriesofPEEK-basecompositesreinforcedbydifferen

6、tkindsofpowdersarepreparedbymeansofheatmoulding．ThehardnessandwettingangleofPEEKcompositesaremeasured，anditwillbethereferenceoftheresearchOilthetribologicalpropertiesofPEEKcomposites．ThestructureandcrystallizationchangesofPEEKwiththefillingofpowdersarestudiedbyIRtestThetribologicalpropertiesarei

7、nvestigatedunderthreedifferentlubricatingconditionsincludingdistilledwateLsalineandserumbyslidingagainstCoCrMoalloyringandSi3N4ceramicring．Theeffectsofamount，size，kindofpowderthatfilledin，lubricationandtheringthatPEEKcomposi