[發(fā)明專利]一種碳碳復(fù)合材料人造骨骼

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111175701.5
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113831147A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 申富強;申富勝;申鈺靜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海世碳復(fù)合材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/52;C04B35/622;A61L27/08;A61L27/28;A61L27/32;A61L27/50
• 代理公司: 上海創(chuàng)開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31374
• 代理人: 汪發(fā)成

本發(fā)明公開了一種碳碳復(fù)合材料人造骨骼，涉及醫(yī)療用品材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明應(yīng)用于人體或動物體內(nèi)的人造骨骼材料領(lǐng)域，包括碳纖維預(yù)制體、熱解石墨或熱解碳及表面涂層；表面涂層采用羥基磷灰石層、珍珠層、高強度礦化水凝膠中一種，表面涂層方法包括浸漬、原位生長或噴涂；熱解石墨或熱解碳的填充具體采用氣相沉積或浸漬燒結(jié)工藝；制造工藝包括：制造碳纖維預(yù)制體、填充增密并通過精密機加工形成胚體、表面涂層的方式獲得人造骨骼。本發(fā)明相對于不銹鋼以及鈦合金金屬質(zhì)量更輕，密度更小的優(yōu)點，具體密度可根據(jù)不同部位進(jìn)行密度設(shè)計，滿足不同部位的結(jié)構(gòu)密度和強度要求，具有良好的生物相容性，并且各向異性，強度可以根據(jù)實際預(yù)制體進(jìn)行設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)療用品材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種碳碳復(fù)合材料人造骨骼。

背景技術(shù)

人造骨是一種具有生物功能的新型無機金屬材料，它類似于人骨和天然牙的性質(zhì)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的骨科手術(shù)通常采用金屬材料，包括鈦合金、不銹鋼等在內(nèi)的固定物進(jìn)行接骨、復(fù)位、固定、修復(fù)等，這類金屬內(nèi)固定物在創(chuàng)傷愈合后繼續(xù)保留在患者體內(nèi)，強度沒有變化，容易在骨愈合過程中產(chǎn)生應(yīng)力遮擋，不利于新生骨的生長，導(dǎo)致骨折愈合后可能再次發(fā)生骨折的危險，絕大多數(shù)此類金屬內(nèi)固定物在創(chuàng)傷治愈后需要二次手術(shù)進(jìn)行拆除，這樣不但增加了患者的痛苦，而且增加了患者的治療費用。

碳/碳復(fù)合材料具有良好的生物相容性和力學(xué)相容性，它的出現(xiàn)解決了碳材料強度與韌性的問題，是一種極具潛力的新型生物醫(yī)用材料，在骨修復(fù)和骨替代領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景，但是由于人工骨的形狀比較復(fù)雜，采用化學(xué)氣相滲透或液相浸漬等傳統(tǒng)的碳/碳復(fù)合材料制備方法很難制備出形狀復(fù)雜的碳/碳制件，并且制備周期比較長，成本高，如何基于保證性能前提下，在較短時間內(nèi)制備出形狀復(fù)雜的人造骨骼，是碳/碳復(fù)合材料人工骨骼能夠得以發(fā)展和應(yīng)用所亟需解決的問題，快速原型制造技術(shù)可以快速制造出產(chǎn)品原型和對應(yīng)的模具，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)研制周期；本技術(shù)方案具體通過采用碳纖維預(yù)制體并于碳纖維預(yù)制體之間填充熱解石墨或熱解碳及表面涂層，方式采用浸漬、原位生長或噴涂的方式表面涂層的附著，滿足人體骨骼實際所需要的強度和密度，很好的解決了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種碳碳復(fù)合材料人造骨骼，解決了以上問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種碳碳復(fù)合材料人造骨骼，應(yīng)用于人體或動物體內(nèi)的人造骨骼材料領(lǐng)域，包括碳纖維預(yù)制體、填充于碳纖維預(yù)制體之間的熱解石墨或熱解碳及表面涂層；

所述表面涂層采用羥基磷灰石層、珍珠層、高強度礦化水凝膠中一種，具體表面涂層方法包括浸漬、原位生長或噴涂；

所述熱解石墨或熱解碳的填充具體采用氣相沉積或浸漬燒結(jié)工藝。

進(jìn)一步地，所述碳纖維預(yù)制體采用高溫煅燒后可碳化的纖維原料，所述纖維原料包括聚丙烯氰纖維、預(yù)氧絲、酚醛纖維、木質(zhì)纖維和棉纖維。

進(jìn)一步地，經(jīng)本技術(shù)工藝制造的所述人造骨骼的密度為0.5-2.1g/cm³。

進(jìn)一步地，所述S03步驟中，采用噴涂的方式具體采用等離子噴涂槍進(jìn)行噴涂，噴涂厚度為可滿足人體對表面涂層厚度要求的50-90μm。

進(jìn)一步地，所述碳纖維預(yù)制體的制備采用短纖維制備，具體步驟包括：

P01、將纖維原料進(jìn)行表面去雜處理、破碎或短切處理以及分散處理，得到一定長度的研磨纖維或短纖維，短纖維的長度是3-6mm，研磨纖維的長度是10-200μm；

P02、將處理后的纖維原料與輔料分散于溶劑中，所述輔料包括石墨、粘合劑、分散劑以及樹脂；

P03、將分散于溶劑中混合料進(jìn)行均勻攪拌，攪拌后通過模具過濾，形成初步胚體，所述溶劑包括水、有機溶劑，有機溶劑包括酒精、己烷、甲醛、甲苯、間二甲苯、對二甲苯；