接枝-游离态两性离子聚合物刷的制备及润滑特性研究

人工关节中常用高交联聚乙烯(HXLPE)髋臼杯和陶瓷关节头组成摩擦副.为改善表面间润滑性能,采用紫外光诱导接枝法在HXLPE表面制备接枝态聚(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱)两性离子聚合物刷(PMPC),PMPC溶液作为润滑剂,使摩擦界面存在游离态PMPC,研究接枝-游离态PMPC协同作用对摩擦副润滑特性的影响.进一步为了模拟人体组织液中金属离子的影响,研究了Na^(+)、Ca^(2+)和Al^(3+)对人工关节摩擦副表面间PMPC润滑特性的影响规律.结果表明:在3 N载荷下,人工关节摩擦副表面间仅用接枝态PMPC进行润滑时,摩擦系数为0.158,且波动频繁,当接枝-游离态PMPC协同作用于摩擦副表面时,摩擦系数降低为0.072,且在120 min试验时长内保持稳定.在载荷为2 N时,接枝-游离态PMPC协同作用时的摩擦系数为0.046,当润滑剂中添加低价金属离子Na^(+)与Ca^(2+)时,摩擦系数略微增加,而添加高价金属离子Al^(3+)时,致PMPC各分子间吸引力增大而破坏其原有水合层均匀性,使得摩擦系数增至0.118,为无金属离子干扰接枝-游离态PMPC协同作用时的2.5倍.