[发明专利]用于生产高分子量聚乙烯的方法

说明书

本发明涉及用于生产(超)高分子量聚乙烯((U)HMWPE))制品的方法。本发明还涉及能够通过所述方法获得的(U)HMWPE)制品，制品在医学应用中的用途，和用于稳定(U)HMWPE的稳定剂的用途。

在抗磨损、抗疲劳和抗断裂方面的良好性能使(U)HMWPE成为矫形学中的备选材料，特别是建造用于关节成形术的关节组件，所述关节组件需要高度抗磨损。全髋关节置换术(total hip joint replacement)中的髋臼杯(acetubular cup)或衬里(liner)和全膝关节置换术中的胫骨垫片(tibial insert)是(U)HMWPE的重要应用。

“HMWPE”在本文中被定义为具有下述性质的基本为线性的乙烯均聚物或共聚物，其具有3×10⁵g/mol或更高的重均分子量(Mw)，2和18之间的分子量分布(M_w/M_n)，和1.5-8dl/g的特性粘度(IV)。优选地，HMWPE的IV为3-8dl/g，更优选地为5-8dl/g。IV根据ISO 1628-3定义。“UHMWPE”在本文中被定义为具有下述性质的基本为线性的乙烯均聚物或共聚物，其具有10⁶g/mol或更高的重均分子量(Mw)，2和18之间的分子量分布(M_w/M_n)，和8dl/g或更高的特性粘度(IV)。优选地，UHMWPE的IV在8dl/g和60dl/g之间。

可以通过用于生产(U)HMWPE的任何已知方法，例如Steven M.Kurtz在“The UHMWPE Handbook”，Elsevier Academic Press，2004，14-22页中所述方法，获得(U)HMWPE。(U)HMWPE通常作为粉末获得，其可以如下文所述通过成型和机械加工被进一步加工。

研究显示，用γ射线或电子束射线使(U)HMWPE交联能高度有效地对抗磨损，这在(例如假肢耦合中通常涉及的)平滑端面中最清楚地得到证实。

然而，尽管在全关节置换手术中使用(交联的)(U)HMWPE取得显著成功，但是由例如组件的无菌性松动(aseptic loosening)或机械性失效(mechanical failure)导致的失效在植入数年后仍然非常频繁，如J.H.Dumbleton等，J.Arthroplasty 2002，17(5)：649-661和T.W.Bauer等，SkeletalRadiol 1999，28(9)：483-497中所示。已经证明大部分故障归因于(U)HMWPE组件的磨损。磨损是主要的问题，因为磨损导致形成碎片，这些碎片进而诱导炎性应答，引起植入物的松动。

已经发现组件的故障至少部分归因于(U)HMWPE氧化稳定性的降低，所述降低是用于交联和/或灭菌的辐照的副作用。发现除了对机械性能有积极影响的交联之外，辐照诱导聚乙烯的氧化降解，这对(U)HMWPE的机械性能具有消极影响。

为了克服这一问题，通常将经辐照的(U)HMWPE退火或再熔融，以减少自由基的数量。然而，这些处理对机械性能(例如屈服和最终强度)具有消极影响。

在EP-0995450B1中在UHMWPE粉末上涂覆维生素E，以避免通过γ辐射灭菌导致的UHMWPE氧化。通过用包含维生素E的溶液浸渍UHMWPE粉末然后蒸发溶剂来完成涂覆。随后使经浸渍的制品成型并机械加工成植入物，用γ辐射辐照所述植入物。

使用维生素E作为抗氧化剂的缺点是：

·维生素E导致(U)HMWPE变黄的不想要的副作用。变黄的(U)HMWPE在市场中被认为是老化的制品，

·维生素E在交联时被消耗，对交联效率具有消极影响，和

·为了有效抵抗(U)HMWPE交联后发生的(U)HMWPE氧化降解，必须相对大量地使用维生素E。

因此，本发明的一个主要目的是至少提供一种生产(U)HMWPE制品的替代性方法。具体地，本发明的一个目的是提供一种得到下述(U)HMWPE制品的方法，所述(U)HMWPE制品更少发黄，优选地包含更少量的稳定剂，并优选地至少具有与现有技术中(U)HMWPE制品相同的稳定性和机械性能。

出人意料地发现，可以通过提供用于生产(超)高分子量聚乙烯((U)HMWPE)制品的下述方法来实现本发明的目的，所述方法包括：

-向(U)HMWPE树脂中引入受阻胺光稳定剂(HALS)，和

-在(U)HMWPE树脂成型期间或之后交联所述(U)HMWPE。