中文摘要：

人工关节用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）使用寿命主要取决于材料的耐磨性、力学性能以及氧化稳定性。兼顾UHMWPE优良的耐磨性、氧化稳定性以及力学性能，是本领域面临的重大挑战。本项目系统研究具有多活性中心的抗氧化剂对于电子束辐照交联的超高分子量聚乙烯的稳定化作用，并优化UHMWPE的综合性能。首先，从医用级超高分子量聚乙烯树脂出发，探索高效率烧结工艺，制备具有优异力学性能的模塑料；在此基础上，研究辐照交联对超高分子量聚乙烯力学性能和耐磨性的综合影响；使用新型多活性中心抗氧化剂，降低抗氧化剂含量，降低抗氧化剂对辐照交联的抑制效应，进一步提高辐照交联效率；研究辐照交联对抗氧化剂活性的影响，系统评价辐照交联后抗氧化剂对交联超高分子量聚乙烯的稳定化作用。为开发具有自主知识产权的，新型高性能超高分子量聚乙烯材料及相关工艺提供实验基础，提高超高分子量聚乙烯人工关节植入体的使用寿命。

结论摘要：

发展高强度耐磨损抗氧化医用超高分子量聚乙烯一直是国际内植入高分子材料领域的研究热点，既具有极其重要的临床价值，又具有非常重要的基础研究意义。欧美国家针对临床需求，经过近十年的基础科学问题研究和技术开发，成功地发展了以维生素E为代表的抗氧化型超高分子量聚乙烯，并投入临床应用。本项目采用天然多酚类抗氧化剂与医用超高分子量聚乙烯（以下简称超高聚乙烯）混合，模压成型后电子束辐照交联，系统地研究了抗氧化剂种类与含量、电子束辐照剂量等条件对材料拉伸性能、冲击性能、磨损速率、氧化稳定性、细胞相容性等关键性能指标的影响；获得了高强度、耐磨损、抗氧化的新型医用超高聚乙烯材料，综合性能指标优于国外同类商品化材料以及国际文献报道的同类新材料，被国际同行评价为本领域的三大重要进展之一。主要完成情况包括 1、掌握了抗氧化剂/超高聚乙烯混合方法和模压成型技术，获得了具有优异拉伸性能与冲击强度的基础模塑料，主要性能与国外同类产品相当，既为本项目顺利开展相关基础研究奠定了基础，又为将来本项目技术的产业化提供了重要的技术参数。 2、系统地研究了辐照剂量率和总剂量对抗氧化剂/超高聚乙烯模塑料力学性能的影响。由于抗氧化剂的存在，免除了传统方法为提高氧化稳定性而采用的辐照后热处理稳定化技术，最大限度地保持了材料优异的强度和韧性。随着辐照剂量的增加，材料的拉伸性能和冲击性能有所下降，但相比临床应用的第一代高交联聚乙烯，有了显著的提高。 3、深入研究了多酚类抗氧化剂对交联超高聚乙烯的稳定化作用，结果表明，它们相比临床应用的维生素E/超高聚乙烯材料具有更出色的抗氧化能力，通过系统地研究氧化产物和氧化机理，揭示了多酚类抗氧化剂稳定辐照交联超高聚乙烯的机理，为进一步发展具有更高效能的、生物安全的抗氧化聚乙烯提供理论依据。 4、系统地研究了辐照剂量、抗氧化剂种类等因素对高交联超高聚乙烯磨损性能的影响。结果表明，在相同辐照剂量下，抗氧剂的加入不影响交联结构的形成，交联超高聚乙烯的磨损速率较交联前降低80%以上。 5、系统地研究了电子束辐照对抗氧化剂结构的影响，研究了抗氧化剂和辐照对超高聚乙烯细胞相容性的影响。本项目成果已发表SCI论文10篇，国内国际会议论文9篇，申请中国发明专利2项，实用新型专利1项。培养硕士研究生3名。在此项目成果基础上，有关技术已经具备了产业化基础，将推进技术产业化转化。