骨伤科固定材料研究的一直是骨伤科中最基本和最活跃的领域。从最初的手制夹板到石膏绷带、热塑夹板、高分子绷带等材料的发明与应用，都在骨伤科固定性能上有了长足的进步，给骨伤科的救治带来了更加有效的手段和方法。

本研究开发一种新型医用材料石膏-微米厚度刨花腕部骨伤固定夹板。石膏-微米厚度刨花腕部骨伤固定夹板是一种以石膏为胶凝材料，将基于新型木刨花制备方法加工出的生物弹性轻软微米厚度刨花作为加强填充增强材料，外加适量的水，采用半干法，利用模压技术生产出的一种新型医用材料，其密度一般在0.70~0.75 g·cm^-3范围内。它突破了传统木质人造板的应用领域，是一种依靠木质原材料本身的优点和特性，并依托绿色胶合技术的制备方法而形成的新型材料。石膏-微米厚度刨花骨伤固定夹板具备木材的基本特征，在吸附性及通透性上优于石膏和塑料等骨伤固定产品, 它将是石膏包扎等材料的理想换代产品，是骨伤外固定的新技术、新材料。较传统的外固定材料(李明远等，2006; 梁亮科等，2001; 金伟兰等，1995; 梅宗志，2008; 欧来良等，2000; 齐万里等，2002; 桑井贵等，2001; 孙国静等，2009; 汤黎明等，2008; 温变英，2001; 谢延华，2005; 徐飞鸿等，1997; 俞索静等，2005; 钟延炎等，2000; 张元民等，2002; 赵明宇等，2009)它具有以下优点:它由厚度为微米级、长度较长的刨花(以下简称微米厚度刨花)交织成型，使石膏-微米厚度刨花骨伤固定夹板具有很大孔隙，再加上木材具备良好的吸附性及通透性，能保证材料的易透性，特别是速生材树种，其材质疏松，孔隙率大，因此，石膏-微米厚度刨花骨伤固定夹板透气性较好，可克服因石膏、热塑夹板等不透气导致的皮肤红肿、搔痒等缺陷; 微米厚度刨花的加入使产品强度高于石膏绷带，并具有较好的韧性、不易断裂、无毒无味、质量相对轻等特点。

1 材料与方法 1.1 试验材料

建筑石膏，市购，湖北光大石膏制品有限公司生产。半水石膏(CaSO₄·0.5H₂O)含量为80%。

试验材料刨花树种为泡桐(Poulownia fortuneii)，微米厚度木刨花切削机切削出的刨花厚度范围在30~120 μm，宽度2~8 mm，长度40~80 mm(马岩，2006)，经东北林业大学工程中心自制的再碎机再碎，取7~9目间的刨花待用，刨花形态见图 1。

1.2 试验仪器及设备

腕部骨伤固定夹板造型以最大限度地满足人体生理曲线为原则，图 2所示为腕部骨伤固定夹板造型计算机模拟立体图，图 3为腕部骨伤固定夹板的计算机模拟固定效果图, 图 4为用于制造石膏-微米厚度刨花腕部骨伤固定夹板的模具。其他设备还有实验室用微米木刨花切削机、再碎机、冷压机等。

1.3 试验方法

本试验采用常温模压成型工艺，分别压制腕部骨伤固定上夹板和下夹板。先将所需要的水和微米厚度刨花搅拌均匀，成湿刨花，再与所需要的石膏混合搅拌，然后将搅拌好的混合物手工均匀地铺装在下模具上，放上上模具，之后，将装有物料的模具放入装料盒中，送入压机，开动压机进行加压到模具到位(图 5)，此时压力在(2±0.5)MPa范围，在此压力下加压20~30 min后卸压，将压好的夹板毛坯从模具中取出，放入干燥箱中干燥，干燥箱温度为40 ℃，烘干时间为10 h，将干燥好的骨伤夹板于室温条件下放置7天, 齐边后测试其性能。压制的石膏-微米厚度刨花腕部骨伤固定夹板实物见图 6。图 7为模仿石膏-微米厚刨花腕部骨夹板固定时的图片。

1) 水膏比试验  水膏比是指水与石膏的质量之比。由于石膏有遇水迅速固化的特性，影响手工铺装效果及夹板的外观质量和力学性能，本试验需确定制备夹板时水和石膏的最佳比例。

固定木膏比为0.1，水膏比分别取为0.4，0.5，0.6，0.7，在每种水膏比下各制取上、下夹板毛坯5套，观察并记录每种条件下夹板的流动性、可操作时间和外观质量。待烘干并调质7天后分别称重。测量压缩破坏时的最大力。尽管在试验中每块板尽量控制所用原料质量相同，但多少会有些差异，因此，以压缩时板坯单位质量所承受的最大破坏力为最终衡量强度指标。

2) 木膏比试验  木膏比指微米厚刨花和石膏的质量比。为了寻求最佳的木膏比，本试验固定水膏比为0.60，选取木膏比为0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，分别在上述各种木膏比的情况下压制上、下夹板毛坯各5套，观察制得毛坯的外观质量，并将压制出来的湿毛板坯放入烘箱中干燥，烘干后在室内放置7天，测其抗压性能，分别计算板坯单位质量所承受的最大破坏力。

2 结果与分析 2.1 水膏比的确定

水膏比对石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板成型的影响见表 1。从表 1中可知，随着水膏比的增大，物料的可操作时间延长，冷压时物料的流动性增加，压制的毛板坯表面明显变得光滑。因此，从可操作时间、冷压时物料的流动性及毛板坯外观质量方面考虑，选取水膏比大的为宜。但试验中观察到，当水膏比为0.70时，夹板加压时有水挤出，且板坯的含水率过高，干燥时间长延长，影响效率。因此，需综合考虑夹板力学性能再确定水膏比。

水膏比与石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板力学性能的关系见表 2。从表 2中可以看出，随着水膏比从0.40增加到0.70，其单位质量的最大抗压力也随之先升高后降低。当水膏比为0.60时，其单位质量的抗压强度达到最大值，当水膏比为0.7时，其单位质量的抗压强度明显较水膏比为0.60时降低。为保持板坯具有良好的力学性能，取水膏比为0.60，尽管其可操作时间没有水膏比为0.70时的长，必要时可以采取加入缓凝剂的措施延长可操作时间。所以经过综合考虑，最后选取水膏比为0.60。

2.2 木膏比的确定

木膏比与板坯力学性能的关系见表 3。由表 3可以看到，木膏比在0.05~0.15的范围内，石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板比纯石膏骨夹板的单位质量的最大抗压力较大，说明在此范围内，微米厚度的刨花起到了增强筋的作用, 适当的刨花有利于提高产品的力学性能。

从表 3中还可以看出，随着木膏比的增加，板坯单位质量的抗压能力先增大后减少，木膏比为0.10时，板坯强度最高，当木膏比大于0.10时，其单位质量的抗压能力随木膏比的增加明显降低。木膏比为0.20和0.25时，制取的毛板坯从冷压机出来放入烘干箱烘干10 h后，板坯散开，其形态见图 8, 9。从图 8, 9中可以看出，木膏比为0.20和0.25时板坯表面较粗糙，且力学性能差，无法成型。这主要是由于微米级厚度的刨花厚度薄、尺寸相对较长，刨花间容易形成彼此交织的结构，微米长刨花的松散絮状很容易形成刨花间的大空隙，再加上刨花比例增大导致作为胶粘材料的石膏相对比例下降，导致刨花与刨花间的胶接强度下降，致使石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板板坯力学性能下降。

考虑到木膏比为0.15时夹板的强度和木膏比为0.10时相差不大，因此，为了增加板坯的透气性，减轻夹板的质量，本研究确定最佳木膏比为0.15。

3 结论

石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板是一种以石膏为胶凝材料，将基于新型木刨花制备方法加工出的生物弹性轻软微米厚度的刨花作为加强填充增强材料，外加适量的水，采用半干法，利用模压技术生产出的一种新型医用材料。试验表明:石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板制造时的最佳水膏比取0.60，在此条件下压制的夹板的外观质量好、可操作时间相对长，且夹板的抗压能力相对较高。石膏-微米厚刨花腕部骨伤固定夹板制造时的最佳木膏比为0.15，在此条件下压制的夹板抗压强度较高。