常用的醫(yī)用工程塑料,這類塑料由易于加工形狀的材料組成。這些塑料相對于重量往往成本較高,因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料在加工過程中會(huì)因碎屑而損失。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)
三元共聚物由SAN(苯乙烯-丙烯腈)和丁二烯合成橡膠制成。從其結(jié)構(gòu)上來看,ABS的主鏈可以為BS、AB,AS、而相應(yīng)的枝鏈可以為AS、S、AB等組分。
ABS是在樹脂的連續(xù)相中,分散著橡膠相的聚合物,因此不單純是這三種單體的共聚物或混合物SAN(苯乙烯-丙烯腈)賦予ABS硬度和表面光潔度,丁二烯賦予其韌性,這三種組分的比例可按需要任意調(diào)整。通??捎盟芰现瞥?英寸厚的板材和直徑達(dá)6英寸的棒材,它可以很容易地粘合和層壓,形成較厚的板材和組件。由于其合理的成本和易于加工,它是計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)制造原型的流行材料。
ABS常用于大型醫(yī)療器械外殼吸塑,其中近年玻璃纖維填充的ABS被運(yùn)用到更多地方。
丙烯酸樹脂(PMMA)
丙烯酸樹脂實(shí)際上是最早的醫(yī)療器械塑料之一,并且仍然常用于間變修復(fù)體的成型。*丙烯酸基本上是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
丙烯酸樹脂堅(jiān)固,清晰,可加工,可粘接。粘合丙烯酸的一種常用方法是與氯甲烷的溶劑粘合。丙烯酸有幾乎無限種類的棒,片和板形狀,以及各種顏色。丙烯酸樹脂特別適用于光管和光學(xué)應(yīng)用。
標(biāo)牌和展示用丙烯酸樹脂可以用于基準(zhǔn)試驗(yàn)和原型 ; 但是,在任何臨床試驗(yàn)中使用之前,必須注意確定醫(yī)療級版本。商業(yè)級丙烯酸樹脂可能含有抗紫外線,阻燃劑,抗沖改性劑和其他化學(xué)品,使他們不適合臨床使用。
聚氯乙烯(PVC)
PVC有剛性和柔性兩種形式,具體取決于是否添加增塑劑。PVC通常用于水管。PVC的主要缺點(diǎn)是耐候性差,沖擊強(qiáng)度相對較低,并且熱塑性片材的重量相當(dāng)高(比重為1.35)。它容易劃傷或損壞,并且具有相對低的熱變形點(diǎn)(160)。
未增塑PVC以兩種主要配方生產(chǎn):I型(耐腐蝕性)和II型(高沖擊力)。I型PVC是最常用的PVC,但在要求比I型提供的沖擊強(qiáng)度更高的應(yīng)用中,II型具有更好的抗沖擊性能,并且耐腐蝕性略有下降。在需要高溫配方的應(yīng)用中,用于高純度應(yīng)用的聚偏二氟乙烯(PVDF)可用于約280°F。
使用增塑聚氯乙烯(plasticizedpvc)所制成的醫(yī)療產(chǎn)品最初是用來替代天然橡膠和玻璃在醫(yī)療設(shè)備中的使用。替代的原因在于:增塑聚氯乙烯類材料具有更易殺菌、更加透明的特點(diǎn),并且具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)有效性。增塑聚氯乙烯類產(chǎn)品使用方便,并且由于其自身具有柔軟性和彈性,因而可以避免對病人敏感的組織造成損傷并避免使病人產(chǎn)生不舒適感。
聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯(PC)是最堅(jiān)韌的透明塑料,對原型醫(yī)療設(shè)備非常有用,特別是如果要使用UV固化粘合。PC有棒,板和片材幾種形態(tài),它很容易結(jié)合。
雖然可單獨(dú)或組合使用PC的十幾種性能特征,但最常依賴七種。PC具有高沖擊強(qiáng)度,透明水透明性,良好的抗蠕變性,寬廣的使用溫度范圍,尺寸穩(wěn)定性,耐磨性,硬度和剛性,盡管具有延展性。
PC通過輻射滅菌容易變色,但有輻射穩(wěn)定等級可用。
聚丙烯(PP)
PP是一種重量輕,價(jià)格低廉的聚烯烴塑料,熔點(diǎn)低,因此非常適合熱成型和食品包裝。PP易燃,因此,如果需要耐火性,請尋找阻燃(FR)等級。PP耐彎折,俗稱“百折膠”,需要彎折的應(yīng)用,可以選用PP。
聚甲醛(POM)
杜邦的Delrin是最知名的POM之一,大多數(shù)設(shè)計(jì)師都用這個(gè)名稱來稱呼這種塑料。POM由甲醛合成。POM最初是在20世紀(jì)50年代初開發(fā)的一種堅(jiān)韌,耐熱的有色金屬替代品,俗稱“賽鋼”。它是一種堅(jiān)韌的塑料,具有低摩擦系數(shù)和高強(qiáng)度。
Delrin和類似的POM很難粘合,最好是機(jī)械組裝。Delrin通常用于機(jī)加工醫(yī)療設(shè)備原型和閉式夾具。它具有高度可加工性,因此非常適用于需要強(qiáng)度,耐化學(xué)性和符合FDA標(biāo)準(zhǔn)的材料的機(jī)加工設(shè)備原型。
杜邦Delrin POM
Delrin的一個(gè)缺點(diǎn)是它對輻射滅菌的敏感性,這往往會(huì)使POM變脆。如果輻射消毒,卡扣配合,塑料彈簧機(jī)構(gòu)和負(fù)載下的薄切片可能會(huì)破裂。如果要對乙POM部件進(jìn)行滅菌,請考慮使用EtO,Steris或高壓滅菌器,具體取決于設(shè)備是否包含任何敏感組件,如電子設(shè)備。
尼龍(聚酰胺,PA)
尼龍有6/6和6/12配方可供選擇。尼龍堅(jiān)韌耐熱。標(biāo)識符6/6和6/12是指聚合物鏈中的碳原子數(shù), 6/12是一種具有更高耐熱性的長鏈尼龍。尼龍不像ABS或Delrin(POM)那樣可加工,因?yàn)樗鶗?huì)在可能需要去毛刺的部件邊緣留下粘性切屑。
尼龍6,最常見的是鑄造尼龍,二戰(zhàn)前由杜邦公司開發(fā)的。然而,直到1956年,隨著化合物(助催化劑和促進(jìn)劑)的發(fā)現(xiàn),鑄造尼龍才具有商業(yè)可行性。采用這種新技術(shù),聚合速度大大提高,實(shí)現(xiàn)聚合所需的步驟減少。
由于加工限制較少,鑄造尼龍6提供了最大陣列尺寸和任何熱塑性塑料定制形狀之一。鑄件有棒材,管材,管材和板材。它們的尺寸范圍從1磅到400磅不等。
尼龍材料擁有普通材料沒有的機(jī)械強(qiáng)度和親膚手感,而醫(yī)療器材足下垂矯正器、康復(fù)輪椅、醫(yī)用護(hù)理床通常需要一定承重能力的部件,所以一般都會(huì)選擇PA66+15%GF。
高性能工程塑料
聚醚酰亞胺(PEI)
Ultem 1000是一種熱塑性聚醚酰亞胺高熱聚合物,由通用電氣公司設(shè)計(jì),用于注塑加工。通過開發(fā)新的擠出技術(shù),A. L. Hyde,Gehr和Ensinger等制造商生產(chǎn)各種型號和尺寸的Ultem 1000。Ultem 1000結(jié)合了卓越的可加工性,與高熱應(yīng)用中的PES,PEEK和Kapton相比具有成本節(jié)約優(yōu)勢(連續(xù)使用至340°F)。Ultem耐高壓滅菌。
Polyetheretherketone(PEEK)是Victrex plc(英國)的商標(biāo),是一種結(jié)晶高溫?zé)崴苄运芰希哂谐錾哪蜔嵝院湍突瘜W(xué)性以及出色的耐磨性和動(dòng)態(tài)疲勞性。建議用于需要高連續(xù)工作溫度(480°F),暴露在火焰中的煙霧和有毒煙霧排放極低的電氣元件。
PEEK符合Underwriters Laboratories(UL)94 V-0要求,0.080英寸。該產(chǎn)品對γ輻射具有極強(qiáng)的抵抗力,甚至超過了聚苯乙烯的耐受性。唯一可以攻擊PEEK的常用溶劑是濃硫酸。PEEK的耐水解性非常出色,可在高達(dá)500°F的蒸汽中運(yùn)行。
聚四氟乙烯(PTFE)
TFE或PTFE(聚四氟乙烯),通常稱為Teflon,是氟碳類中的三種氟碳樹脂之一,完全由氟和碳組成。該組中的其他樹脂,也稱為Teflon,是全氟烷氧基碳氟化合物(PFA)和FEP。
結(jié)合氟和碳的力一起提供了緊密對稱排列的原子中最強(qiáng)的已知化學(xué)鍵之一。這種粘合強(qiáng)度加上鏈構(gòu)型的結(jié)果是相對致密的,化學(xué)惰性的,熱穩(wěn)定的聚合物。
TFE抵抗熱量和幾乎所有化學(xué)物質(zhì)的攻擊。除少數(shù)外來物種外,它不溶于所有有機(jī)物。它的電氣性能非常好。雖然它具有高沖擊強(qiáng)度,但與其他工程型熱塑性塑料相比,其耐磨性,抗拉強(qiáng)度和抗蠕變性低。
TFE具有所有固體材料的最低介電常數(shù)和最低耗散因數(shù)。由于其強(qiáng)大的化學(xué)連接,TFE對不同分子幾乎沒有吸引力。這導(dǎo)致摩擦系數(shù)低至0.05。雖然PTFE具有低摩擦系數(shù),但由于其低抗蠕變性和低磨損性,因此不適合用于承重骨科應(yīng)用。John Charnley爵士在20世紀(jì)50年代后期的全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的開創(chuàng)性工作中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題。*