聚醚醚酮(PEEK)是一種結(jié)晶形的高性能特種工程塑料，具備優(yōu)良的耐高溫性、自潤滑性、耐腐蝕性、阻燃性、機(jī)械特性、電性能、耐水解性、耐候性...等等。

　　近年，隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，醫(yī)用高分子材料逐漸成為應(yīng)用最廣泛、用量最大的材料。聚醚醚酮(PEEK)作為一種新型醫(yī)用植入材料，憑借其自身的優(yōu)異特性在眾多醫(yī)用材料中脫穎而出。

　　由于PEEK具有優(yōu)良的綜合性能，在許多特殊領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料，使之成為當(dāng)今最熱門的高性能工程塑料之一，越來越多地應(yīng)用于整形外科、心血管、人工脊椎等多個(gè)領(lǐng)域，目前已有應(yīng)用如下：

　　1、PEEK材料醫(yī)療植入

　　性能優(yōu)異是最接近骨骼的材料：生物相容性是衡量一種材料是否適合人體植入的最基本要素，材料必須無細(xì)胞毒性、誘變性、致癌性，且不引發(fā)過敏。植入級(jí)PEEK在國外獨(dú)立測試機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照ISO10993的要求，進(jìn)行了完整的生物相容性測試。結(jié)果表明，植入級(jí)PEEK具有優(yōu)異的生物相容性，沒有任何副作用。

　　骨在需要的地方就生長，不需要的地方就吸收，即骨的生長、吸收、重建都與骨的受力狀態(tài)有關(guān)。因?yàn)榻饘俚膹椥阅Ａ恳蟠蟪龉趋?，所以?dāng)金屬被植入人體時(shí)承擔(dān)了大部分的機(jī)械負(fù)荷，骨承受的負(fù)荷減小，形成了應(yīng)力遮蔽效應(yīng)，后果就是延遲骨的愈合，長此以往，骨骼變得疏松，甚至退化。相反，PEEK的彈性模量與骨骼非常接近，骨骼所受的應(yīng)力并不完全由植入體承擔(dān)，使骨骼更健康。

　　修補(bǔ)顱骨 避免冬冷夏熱尷尬：研究人員發(fā)現(xiàn)，PEEK是目前性能最接近人體骨骼的臨床顱骨修補(bǔ)材料，與常用的鈦合金相比，PEEK的物理性能接近人體骨骼，質(zhì)地堅(jiān)固，不會(huì)出現(xiàn)受力凹陷的風(fēng)險(xiǎn);隔熱性好，能避免冬冷夏熱。鈦合金材料雖然傳熱性好，但對于患者來說，這卻是個(gè)缺點(diǎn)。當(dāng)患者受到外界冷熱溫差的影響時(shí)，顱腔環(huán)境出現(xiàn)了變化，會(huì)影響舒適感。例如，冬季時(shí)患者從溫暖的室內(nèi)來到寒冷的室外，鈦制顱骨板優(yōu)異的導(dǎo)熱性會(huì)使患者感到疼痛和不適。而PEEK隔熱性好，避免了鈦合金網(wǎng)片冬冷夏熱的尷尬狀況。

　　PEEK摒棄了有機(jī)玻璃、骨水泥、鈦合金等常規(guī)顱骨修補(bǔ)材料排異反應(yīng)強(qiáng)、塑形效果差、隔熱效果差、舒適性差、術(shù)后X線透性差等缺陷，避免了溫差引起的不適感;利用3D打印技術(shù)成型，嵌入后嚴(yán)絲合縫，外形完美，具有良好的組織相容性;力學(xué)性能接近人骨?？梢灶A(yù)見，這種新型材料將是顱骨修補(bǔ)術(shù)的首選材料。

　　修復(fù)脊椎 減少并發(fā)癥發(fā)生：近年來，我國腰椎、頸椎疾病發(fā)病率逐年升高，且趨于年輕化。我國腰椎病患者已突破2億人，頸椎的患病人群也有2億人。如果患者有脊柱退行性病變，醫(yī)生會(huì)建議取出病變的椎間盤，然后植入被稱為“椎間融合器”的修復(fù)體替代。

　　目前，國內(nèi)常見的椎體間融合器主要為鈦合金融合器和PEEK融合器。由于鈦合金的彈性模量較高，手術(shù)后更容易出現(xiàn)由于應(yīng)力遮蔽而引起融合的延遲，近年來正逐漸被PEEK融合器取代。PEEK材料制成的椎體間融合器能夠兼容X光拍照和核磁共振成像，且彈性模量低，可避免自體移植物的并發(fā)癥以及同種異體移植物的缺陷。

　　改性PEEK性能更強(qiáng)大，利用I型膠原蛋白吸附交聯(lián)，可以改善PEEK材料表面親疏水性以及細(xì)胞的粘附增殖情況，改性后的材料比未改性材料具有更好的生物相容性和骨融合能力。

　　種牙配件讓患者佩戴更舒適：PEEK因其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和可耐受絕大多數(shù)化學(xué)試劑腐蝕的性能，越來越多地被應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。PEEK材料主要應(yīng)用于口腔種植牙的配件，例如臨時(shí)基臺(tái)、愈合帽、愈合基臺(tái)等。與常用的金屬、氧化鋯和氧化鋁等材料相比，PEEK無需燒結(jié)，更加精確;密度低、質(zhì)輕，患者佩戴舒適;質(zhì)地柔和，對咬合起到減震作用。

　　除了醫(yī)療植入意外PEEK還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械領(lǐng)域以應(yīng)用如下：

　　2、PEEK材料醫(yī)療器械

　　髓內(nèi)釘PEEK瞄準(zhǔn)桿支架

　　遠(yuǎn)端鎖定用PEEK瞄準(zhǔn)架

　　外固定支架用可透X光PEEK跟骨連桿(火花面)

　　微創(chuàng)PEEK導(dǎo)向尾(瞄準(zhǔn)桿)

　　PEEK具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、強(qiáng)度高、透X光良好的生物相容性等特性優(yōu)點(diǎn)。與鈦、鈷鉻合金等典型的醫(yī)用材料相比，PEEK提供了許多額外優(yōu)勢：(1)較低的彈性模量(2)可透過X射線(3)優(yōu)異的消毒性能(4)較好的生物相容性(5)機(jī)械性能可調(diào)整(6)更大的設(shè)計(jì)自由度。

　　醫(yī)療級(jí)PEEK材料加工成型

　　選用傳統(tǒng)的擠出機(jī)及適當(dāng)?shù)臋C(jī)頭和牽引裝置可生產(chǎn)PEEK薄膜和片材。大多采用縫隙式機(jī)頭，熔體的流道應(yīng)呈流線形，內(nèi)部表面要拋，光，以防熔體停滯或黏附。

　　機(jī)頭口模溫度對膜片表面光潔度及尺寸的控制很重要，通常要維持在380℃土2℃，常用于PEEK薄膜及片材的牽引設(shè)備有二種，即澆鑄輥筒和三輥壓延機(jī)。

　　前者用于厚度小于500um的PEEK薄膜，后者用于更厚的PEEK薄膜和片材。

　　無論澆鑄輥筒或三輥壓延機(jī)，都要拋光鍍鉻，并用直流變速馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速。

　　通過控制澆鑄輥筒的溫度，可生產(chǎn)厚度大于500um的半結(jié)晶或無定形薄片。

　　50℃的澆鑄輥筒溫度可獲得非結(jié)晶的透明薄膜，而170℃的澆鑄輥筒溫度則產(chǎn)生不透明半結(jié)晶薄膜。

　　薄膜厚度持續(xù)增加時(shí)(> 500um)，結(jié)晶程度會(huì)越來越難以控制，必要時(shí)，可用后加工熱處理以獲得最適宜的PEEK薄膜結(jié)晶度。

　　裝有齒輪計(jì)量泵的擠出機(jī)，加上下游牽引、拉仲和卷繞裝置，可以生產(chǎn)PEEK單絲。

　　計(jì)量泵確保在恒定壓力下非常精確地將熔融體擠入機(jī)頭。

　　單絲擠出口模后的后加工處理分為二個(gè)部分，即熔融體的定向和松弛。

　　定向時(shí)，擠出物以風(fēng)冷卻和水冷卻并用的方法冷卻，且以Vl速度拉伸，單絲再以V2的速度通過一臺(tái)溫度設(shè)定在材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的烘箱拉伸。

　　速度Vl和V2的差異主要用來拉伸聚合物，減低單絲的直徑并使分子定向排列。

　　松弛時(shí)，擠出物以V3速度通過第二臺(tái)溫度設(shè)定在靠近材料熔融溫度的烘箱而定型。

　　V2和V3的速度差異主要是用來松弛聚合物，其結(jié)果會(huì)增加單絲直徑。

　　PEEK單絲的物理機(jī)械性能可通過固相定向拉伸而加以改善，如單絲在第二階段加工過程中拉伸，單絲離開機(jī)頭后必須淬冷使它變成無定形態(tài)，但冷卻不能太快，以免產(chǎn)生氣孑L。

　　單絲空氣冷卻之后繼而浸入水浴或直接浸入加熱水浴冷卻能取得滿意結(jié)果。

　　機(jī)頭距水浴最近距離以及水 浴溫度取決于單絲直徑，小直徑單絲(0. 25mm)要求空氣冷卻距離為100一200mm，然后在20一50℃下水冷卻。

　　如單絲溫度高于水浴溫度，水浴會(huì)產(chǎn)生局部沸騰，致使單絲表面受損。

　　PEEK單絲或者使用單一階段或者使用二個(gè)階段拉伸定向，其中單絲在120℃時(shí)“頸化”，然后在200℃時(shí)拉仲，經(jīng)拉伸得到的單絲性能取決于拉伸程度。

　　推薦的拉伸比2.5:1和3:1，最大拉伸比是3.8:1，高于3:1的單絲，扭結(jié)強(qiáng)度會(huì)迅速下降，單絲定向排列時(shí)，必須在拉伸下將其熱定型。

　　熱定型必須在溫度接近聚合物熔點(diǎn)且拉伸松弛比為0.95：l的情況下才能實(shí)現(xiàn)(通常為260℃下6s)。

　　所得的單絲具有堅(jiān)韌、高度定向排列及擁有可控的直徑，在材料的玻璃化溫度以上保持其形狀和特性。

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