PEEK材料的表面处理技术


聚醚醚酮〔PEEK〕是一种性能很好聚合物,因其优秀机械性能、化学稳固性、生物相容性,被大量用于骨科、牙科医疗植入行业。然而,PEEK本身表面疏水且生物惰性,限制了其、组织整合能力,因此要通过表面处理技术改善其表面性能。常见表面处理技术可分为以下几类:

 1. 物理处理

- 离子体处理:通过氧气、氮气、氩气气体引发离子体,改变PEEK表面化学组成、增加粗糙度、亲水性,从而增强细胞附着能力。

- 加速中性原子束〔ANAB〕:利用低能中性原子束对表面进行纳米级蚀刻,可于不引入化学杂质前提下提升表面能、生物活性。

- 激光处理:激光照射可于PEEK表面生产微纳结构,增加比表面积并改善润湿性,常用于提升、涂层或粘接剂结合强度。

- 喷砂:使用氧化铝磨料对表面进行机械打磨,增加粗糙度,为后续涂层或粘接提供锚定基础。

 2. 化学处理

- 磺化:用浓硫酸强酸处理PEEK,于其表面引入磺酸基团并形成多孔结构,显著增强亲水性、骨整合能力。

- 磷化、硅烷化:通过含磷或硅烷试剂于表面构建活性官能团,促进生物分子固定或增强、复合材料界面结合。

- 酸蚀:例如98%硫酸短时间蚀刻,可很好增加表面能并改善粘接性能。

 3. 表面涂层

- 羟基磷灰石〔HA〕涂层:通过离子喷涂、磁控溅射方法于PEEK表面沉积HA,赋予其生物活性、骨传导性。

- 金属涂层〔如钛〕:增强表面硬度、耐磨性及生物相容性,常用于关节植入物。

- 抗菌涂层:负载银、铜抗菌离子涂层可降低感染风险。

- 聚合物/生物分子涂层:通过旋涂、层层自组装技术涂覆胶原、壳聚糖,进一步调节细胞行为。

 4. 复合改性

于PEEK基体中掺入金属颗粒、氧化物或纤维,再结合上述表面处理,可同步提升整体力学性能、表面生物活性。

 总结

PEEK表面处理技术多样,可根据具体用途〔如骨整合、抗菌、粘接强化〕选择单一或组合工艺。目前物理处理中离子体、ANAB、化学处理中磺化还有羟基磷灰石涂层是研究最多且效果较为明确方向。未来发展趋势是开发更可控、低损伤且一直稳固表面功能化方法,以推动PEEK于高端医疗植入行业更大量用途。


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