3D打印PEEK聚合物在医疗领域的应用前景分析

亚洲工业网讯 PEEK被工程界称为“21世纪最有前途的材料”。如今已经有超过200万件产品被植入人体。该材料以其优异的性能和质量得到了众多医疗器械制造商和外科医生的认可，已经在脊柱、创伤和关节领域全面进入使用。聚醚醚酮（PEEK）树脂是由上世纪70年代末发出来的一种具有超高性能的特种工程塑料。PEEK能在众多医用原材料中脱颖而出，与其自身的特性密不可分优异的生物相容性。生物相容性是一种材料是否适用于植入体的最基本的要求。植入材料必须无细胞毒性、诱变性、致癌性，且不致引发过敏。本站曾报道，第四军医大学唐都医院最近完成了3D打印PEEK肋骨的植入手术，接下来就为大家深入解析一下PEEK聚合物在医疗领域的应用特性和现状。

PEEK与其他特种工程塑料相比具有诸多显著优势，如耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定、耐水解和易加工等，在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。对PEEK进行共混、填充、纤维复合等增强改性处理，可以得到性能更加优异的PEEK复合材料，其被称为“21世纪最有前途的材料”。

聚醚醚酮树脂基本特性：

（1）耐高温性:PEEK具有较高的玻璃化转变温度(Tg=143℃)和熔点(Tm=334℃)，其负载热变形温度高达316℃，长期使用温度为260℃，瞬时使用温度可达300℃。

（2）韧性和刚性:PEEK具有韧性和刚性，特别是对交变应力下的抗疲劳性非常突出，可与合金材料相媲美。

（3）抗蠕变性:性能优异，是热塑性树脂最好的抗蠕变材料。

（4）自润滑性（耐磨性）:PEEK具有优良的滑动特性，适合于严格要求低摩擦系数和耐磨耗用途的场合；特别是用碳纤维、石墨、PTFE改性的PEEK耐磨性非常优越。

（5）耐腐蚀性:浓硫酸外，PEEK不溶于任何溶剂和强酸、强碱，而且耐水解，具有很高的化学稳定性。

（6）耐水解性:在温度250℃的蒸汽或处在高压的水中浸泡，PEEK制品仍可以连续工作数千小时而不出现明显的性能下降；在所有的工程塑料中，PEEK具有最好的耐水解性和耐蒸汽性。

（7）抗辐射性:具有极强的抗高剂量γ射线辐射的性能,机械性能可得到完整的保留，超过了通用树脂中耐辐射性能最好的聚苯乙烯，可用作核设备中的耐辐射零件。

（8）阻燃性:聚醚醚酮PEEK具有自熄性，即使不加任何阻燃剂，可达UL标准的94V-0级（最高级）。

（9）无毒性:可用于食品卫生、医疗器械等领域。

（10）耐疲劳性：在所有的树脂中，PEEK具有最好的耐疲劳性。

（11）易加工性:PEEK树脂虽然是超耐热树脂，但由于它具有高温流动性好、热分解温度很高等优点，可采用注射成型、挤出成型、模压成型、吹塑成型、熔融纺丝、旋转成型及粉末喷涂等多种加工方式。

在医疗器械领域，越来越多的脊柱手术、外伤和骨科类医疗产品制造商开始转向使用PEEK。与钛、钴铬合金等典型的医用植入材料相比，PEEK提供了许多额外优势：

（1）较低的弹性模量，可防止应力遮蔽效应，可使周边骨头保持强度。

（2）可透过X射线，在CT和MRI扫描时不可见，可较容易地评估骨头生长和治愈过程；而在某些情况下需要看到植入体时，也可以通过树脂改性来实现。

（3）优异的消毒性能，即时长期暴露在热蒸汽、环氧乙烷和伽马射线下，仍能保持其原有性质不改变。

（4）较好的生物相容性。

（5）机械性能可调整，可以加入不同的添加剂,包括碳纤维、硫酸钡以及玻璃纤维,以满足不同的特定应用需求。例如将短的碳纤维加入植入级PEEK聚合物可提高其摩擦磨损性能，连续碳纤维加固的PEEK机械强度可以与钴-铬合金、钛、铝合金以及不锈钢的强度相媲美。

（6）更大的设计自由度，可以很容易地用半成品坯件机加工而成，或者通过注塑成型生产。