[發明專利]一種人工關節用陶瓷復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910311009.7
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110078480B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 高崇勇;王逸杰
• 申請（專利權）人: 常州華森醫療器械股份有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B35/80
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司 32280
• 代理人: 劉洋

本發明屬于生物材料領域，具體涉及一種人工關節用陶瓷復合材料及其制備方法，人工關節用陶瓷復合材料，由以下重量份的各組分組成：氧化鋁60?90份、氧化鋯10?30份、氧化鋁纖維3?8份、氧化鋅0?2份、氧化鈣0?5份、氧化鎂0?5份，所述氧化鋯中含有氧化鉿雜質，所述氧化鉿雜質含量占氧化鋯總質量的5%以下。本發明添加的氧化鋁纖維具有較高的彈性和壓縮強度，有利于增加陶瓷復合材料的韌性，減小陶瓷復合材料發生碎裂的可能；采用KH550對氧化鋁纖維進行改性，可以在氧化鋁纖維周圍包覆較大的集團，從而使纖維之間不能緊密接觸，且KH550中的氨基有利于改性后纖維在水中的分散，避免團聚，增加氧化鋁纖維在漿料中的分散性，從而增加纖維在陶瓷復合材料中的分散性。

技術領域

本發明屬于生物材料領域，具體涉及一種人工關節用陶瓷復合材料及其制備方法。

背景技術

迄今為止，人工關節技術已取得了巨大的成功，人工關節所采用的材料主要有金屬、聚合物和陶瓷材料。最早被用作人工關節的是金屬材料，其具有非常好的強度、韌性以及加工成型性，但由于其存在應力遮擋，而且因其生物相容性和耐磨耐蝕性較差而容易引起周圍組織的慢性炎癥等，所以金屬材料并不是最適宜的關節材料，隨后的超高分子量聚乙烯因在長期使用過程中產生的磨損碎屑引起骨骼發炎、發生無菌性松動和假體脫落等問題而導致需要更換新的人工關節，于是，氧化鋁陶瓷因具有高硬度、高彈性模量、高強度、優良的耐磨性以及良好的生物相容性而最早被選擇作為制造人工關節的陶瓷材料。

但是，氧化鋁陶瓷為硬脆材料，其抗拉強度和斷裂韌性很低，氧化鋁陶瓷的硬脆特性不僅加工困難，而且有很高的破碎風險。中國專利CN109133885A公開了一種氧化鋅摻雜的抗菌人工髖關節陶瓷球頭的制備方法，采用氧化鋯作為增韌劑增韌氧化鋁陶瓷，來增強氧化鋁陶瓷材料的斷裂韌性和斷裂強度，并通過添加氧化鋅來提高陶瓷材料的抗菌性能，其所制備的陶瓷材料抗菌率達到65-98％，彎曲強度達到395-514MPa。中國專利CN108689699A公開了一種高柔韌性人工骨骼關節用陶瓷復合材料及制備方法，采用30-40％的羥基磷灰石和30-40％的釔穩定氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷(一方面可以提高氧化鋁陶瓷的抗折強度和斷裂韌性，另一方面其價格遠低于氧化鋯陶瓷，具有比氧化鋯陶瓷更優的性價比)作為主體材料，并添加5-10％的陶瓷晶須，5-10％的納米氧化鈦，0-10％的牡蠣殼粉，0-10％的氧化鎂和0-10％的氧化鈣來制備該高柔韌性人工骨骼關節用陶瓷復合材料，其所制備的復合材料雖然斷裂韌性高于普通陶瓷材料，但其抗彎強度和壓縮強度都低于普通陶瓷材料。

發明內容

為了解決現有陶瓷復合材料無法同時具備高強度和高韌性的問題，本發明公開了一種人工關節用陶瓷復合材料及其制備方法，該陶瓷復合材料通過氧化鋁纖維提高陶瓷材料的韌性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:

一種人工關節用陶瓷復合材料，其特征在于：由以下重量份的各組分組成：氧化鋁60-90份、氧化鋯10-30份、氧化鋁纖維3-10份、氧化鋅0-2份、氧化鈣0-5份、氧化鎂0-5份。

作為優選，上述氧化鋯中含有氧化鉿雜質，所述氧化鉿雜質含量占氧化鋯總質量的5％以下。添加氧化鋁纖維有助于增加陶瓷復合材料的韌性。

作為優選，上述人工關節用陶瓷復合材料由以下重量份的各組分組成：氧化鋁70-80份、氧化鋯15-25份、氧化鋁纖維5-8份、氧化鋅0-2份、氧化鈣0-5份、氧化鎂0-5份。

作為優選，上述氧化鋯為氧化釔穩定的氧化鋯。

一種人工關節用陶瓷復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)按比例稱取各組分，加入去離子水，攪拌均勻配成漿料，然后在球磨機中對上述漿料進行球磨，得到分散均勻的漿料；

(2)對步驟(1)中分散均勻的漿料進行噴霧干燥，得到造粒料；

(3)將步驟(2)中的造粒料冷壓成型；