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破局医器(1)——打破禁锢!超高分子量聚乙烯前景广阔!,中国化工网,okmart.com
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破局医器(1)——打破禁锢!超高分子量聚乙烯前景广阔!
2020年09月30日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

超高分子量聚乙烯(Ultra high molecule weightpolyethylene,UHMWPE)是是由乙烯、丁二烯单体在催化剂的作用下,聚合而成的热塑性工程塑料。“超高”是指分子量大于150万克每摩尔。其熔点比高密度聚乙烯高10℃,即150℃中国化工网okmart.com


超高分子量聚乙烯是综合性能十分优异的热塑性工程塑料。更长的分子链(更高的的分子量)赋予了UHMWPE超群的耐磨性能、超低的摩擦系数、突出的耐腐蚀性,可与“塑料王”——聚四氟乙烯媲美,应用范围广泛。但由于其熔体粘度很高(高达109Pa*s),流动性极差(熔融指数为零)加热时处于高粘弹态,加工性能的超高难度极大的限制了它的应用。虽然同属于PE家族,但是它具有跟普通PE完全不同性能,它的开发成功被普遍认为是20世纪十大科技成果之一。

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而医用级的UHMWPE要求更加严格,不允许使用任何加工助剂或者添加剂。因此,传统的热塑性塑料加工工艺如注塑、螺杆挤出、吹塑等都不适合UHMWPE。只能在高温高压下,使用压模成型和柱塞挤出成型。


医用UHMWPE


自1962年Charnley首次将UHMWPE应用在人工关节中以来,它成功被用作关节替换材料已有超过50 年的历史,目前在临床中得到了广泛的推广应用。


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(UHMMWPE从原料到假体的生产过程)


医用超高分子量聚乙烯的发展

第1代:传统UHMWPE


传统UHMWPE除了必要的灭菌外无特殊处理。虽然灭菌过程中聚乙烯会产生交联,但这种交联程度非常低,耐磨性低于交联聚乙烯。


第2代:高交联UHMWPE(HXLPE)


HXLPE是采用大辐射剂量射线或加速电子束对UHMWPE产品进行辐照,然后通过热处理消除残留的自由基,用来减少氧化退变,提高耐磨性。有研究显示,高交联UHMWPE比未交联UHMWPE磨损率最高可降低90%左右。自1998年FDA批准第一个HXLPE产品以来,HXLPE得到了广泛的临床应用。


第3代:复合维生素E的HXLPE (VEPE)


VEPE除了通过大剂量辐射交联来提高材料的耐磨性以外,还使用额外的填充剂维生素E,进一步提高产品耐磨性,同时不会降低材料强度、抗疲劳性和抗氧化性,是应用于临床的最新一代聚乙烯。2007年,VEPE材料的髋臼及臼衬开始应用于THA,2008年,VEPE材料的胫骨平台垫片开始应用于TKA。



UHMWPE国内外需求


近几年来国外超高分子量聚乙烯的年增长率达到15%~20%。


国内超高分子量聚乙烯应用起步较晚, 起点较高, 近年来发展很快, 年增长率达到30%。2017年,全球需求量约6万吨,产量仅3万吨左右。且随着军品、民品、医疗等领域不断开发,未来五年需求量有望保持15%左右增速增长,预计至2021年达到10.87万吨,且仍将处于供不应求状态。


为此,DT新材料特联合中国塑料加工工业协会、江苏省产业技术研究院先进高分子材料技术研究所于2020年11月1日-3日在南京举办《2020第五届中国国际工程塑料产业创新大会 ——暨2020中国塑协注塑制品专委会年会(AIMP2020)》。会议针对医疗器械特设分会场,邀请了国内医疗器械领域的顶级高校、医院(中山大学、南京工业大学、四川大学、浙江省人民医院)的顶级专家,为大家带来高品质的报告。本次向大家介绍第一位报告嘉宾:

中山大学教授 付俊老师



付俊教授


中科院百人计划、中山大学百人计划入选者,浙江省杰出青年基金获得者,浙江省新世纪151人才(第二层次),宁波市领军与拔尖人才(第一层次)。英国皇家化学会期刊Journal of Materials Chemistry B和Wiley出版社J Polymer Science编委。


长期从事内植入高分子材料和生物功能高分子材料研究,在国内率先开发了医用高强耐磨超高分子量聚乙烯材料,研制了世界第一款高交联耐磨人工膝关节假体,打破了国外对中国的技术封锁,解决了高交联聚乙烯无法应用于人工膝关节的世界难题。相关成果被国际同行誉为本领域三大进展之一,并被央视纪录片专题介绍。


研究开发了水凝胶仿生功能器件,水凝胶生物传感器,应用于远程实时检测心脏、肺等组织器官运动;研制了生物功能水凝胶材料,在耳鼻喉科、消化内科、皮肤科、关节外科等方面有重要应用前景。


应邀担任中国材料大会、全国生物材料大会、美国材料研究学会秋季会议等国际国内重要学术大会的分会主席。中国材料研究学会生物医用高分子材料分会委员(2018年至今)、第十一届浙江省化工学会常务理事、中国化学会、中国材料研究学会、美国材料研究学会会员等。


迄今已在Advanced Functional Materials, Materials Horizons, Chemistry of Materials, ACS Applied Materials Interfaces等权威学术期刊发表论文120篇,出版英文专著1部,被引用4700多次,H指数36。授权30多项发明专利。


标签:化工应用技术中心今日头条聚合物生物化学塑料仪器设备
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