PEEK(聚醚醚酮)等離子體處理提升其粘結性能

聚醚醚酮( polyetheretherketone,PEEK)具有很多優良性能,如較高的抗氧化性、耐熱性和強度,兼備韌性和剛性,優良的抗疲勞性和生物相容性、尺寸穩定性和介于皮質骨及松質骨之間的彈性模量,在非金屬植入材料方面得到了廣泛的應用,例如人體骨骼、脊柱植入物以及創傷修復等。在口腔醫學中,PEEK主要應用于種植過程中的臨時基臺、愈合帽和正畸應用中的咬合棒。但是由于PEEK低的表面能和對表面改性的抵抗,其與復合樹脂結合后,界面結合力很低,因此提高PEEK的表面性能成為當今研究的熱點。

通過改變PEEK材料表面的微納結構或沉積一些活性物質而不改變與其相關的表面的化學性質,是PEEK材料表面改性最常用且易操作的一種表面改性方法。目前聚醚醚酮表面物理改性主要采用等離子處理、物理氣相沉積來提高PEEK材料生物活性。

等離子體處理PEEK

等離子體是一種電離氣體,可以在含有低壓氣體混合物的封閉反應堆系統中通過電磁波激發產生。以這種方式生成的活性粒子可以與放置在反應器中的生物材料的表面相互作用,在表面引入特定官能團。

通過等離子體處理,可以在PEEK材料表面可以引入?NH3、?OH和?COOH等活性官能團活化材料表面,進而增加其表面的浸潤性并且促進細胞黏附。同時這些活性官能團有利于一些生物活性分子的附著和黏附,甚至還能夠和其他物質通過接枝和聚合等方法結合,在PEEK材料表面生成生物涂層,使其具有良好的生物相容性。

PEEK的表面是疏水的,化學性質不活潑。所以,增強PEEK與粘結材料的粘結性能,提高PEEK表面的親水性是關鍵。高分子材料經過低溫等離子體表面處理后,其表面發生了多種物理和化學變化,例如產生刻蝕、形成致密的交聯層以及引入極性基團,從而使材料的親水性、粘結性和生物相容性等均得到了改善。在口腔修復領域,樹脂粘結劑已成為最常使用的粘接劑,與傳統粘結劑比較,樹脂粘結劑可以提供更高的固位力、更好的邊緣封閉、更持久的粘結效果,樹脂可以滲透到被粘物表面微孔中形成樹脂釘,具有明顯的微機械固位作用。

采用等離子體進行表面處理會對高分子材料表面產生侵蝕作用,主要是由于等離子體中的電子和離子等粒子撞擊材料表面引起的濺射侵蝕,或者是因為等離子體中的化學活性物質對材料表面的化學侵蝕。等離子體濺射侵蝕材料表面時,由于材料表面被侵蝕的速率不同,材料表面會產生微細的凹凸形;被濺射出來的物質又會在等離子體中受到激發分解成氣態成分,向材料表面逆擴散。因此,侵蝕、重新聚合的同時進行使處理材料的表面上形成大量突起物,使材料的表面得到粗化,增大了材料與粘結材料的接觸面積,從而改善了粘結性能。

低溫等離子體處理是增強PEEK及其復合材料粘結性能的有效方法。不同的材料由于硬度的差異,經過低溫等離子體處理后,材料表面的刻蝕情況、粗糙度也不相同,產生的粘結效果也不同,因而與粘結材料之間的剪切強度值也不相同。