醫(yī)用塑料由于要與藥液或人體接觸,對(duì)其的基本要求是具有化學(xué)穩(wěn)定性和生物安全性。醫(yī)療器械可細(xì)分為體外診斷、醫(yī)用耗材、醫(yī)療設(shè)備、制藥裝備。由于塑料具有成本低、容易加工、質(zhì)輕堅(jiān)韌等特點(diǎn),在醫(yī)療器械中獲得大量應(yīng)用。
根據(jù)醫(yī)療器械不同的使用環(huán)境,對(duì)塑料提出的要求也不同,但一般來(lái)說(shuō)應(yīng)該具有下列性能:
1、物理力學(xué)性能良好,能夠滿足相關(guān)功能的需求;
2、耐化學(xué)性能良好,能滿足使用環(huán)境內(nèi)的服役期限,經(jīng)消毒不會(huì)影響相關(guān)性能;
3、成型加工性能好,易加工成各種形狀制品;
4、無(wú)毒、無(wú)“三致”(致癌、致畸、致基因突變)作用,無(wú)熱源反應(yīng),溶出物及可溶出物含量低;
5、不破壞鄰近組織,不干擾機(jī)體的免疫機(jī)制,不引起材料表面鈣化;
6、有較好的抗凝血性能,材料與血液接觸時(shí),不引起溶血后血球減少,不造成血中蛋白質(zhì)變性,不破壞血液的有形成分;
7、材料植入體內(nèi)時(shí)有足夠的穩(wěn)定性,且長(zhǎng)期使用力學(xué)性能不發(fā)生明顯變化(不包括降解材料)。
常用醫(yī)用塑料的材料大約有十幾種,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等,PVC和PE用量最大,各占28%和24%;PS占18%;PP占16%;工程塑料占14%。
下面介紹醫(yī)療領(lǐng)域常用工程塑料的產(chǎn)品:
通用工程塑料
1.ABS樹脂
ABS樹脂是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三種單體的三元共聚物,具有一定的剛性、硬度、耐沖擊和耐化學(xué)性能、耐輻射和耐環(huán)氧乙烷消毒。
ABS在醫(yī)療上的應(yīng)用主要用作外科工具、滾筒夾子、塑料針、工具盒、診斷器件和助聽器外殼,特別是一些大型醫(yī)療設(shè)備的外殼。
2.聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯(PC)是最堅(jiān)韌的透明塑料,對(duì)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。
PC的特點(diǎn)是較高的韌性、強(qiáng)度和耐熱蒸汽消毒,這些特點(diǎn)使得PC優(yōu)先選擇成為血液滲析過(guò)濾器、外科工具柄和氧氣罐;PC在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還包括無(wú)針注射體系、灌注儀器、血液離心機(jī)碗和活塞。
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(guò)輻射滅菌容易變色,但有輻射穩(wěn)定等級(jí)可用。
3.TPU塑料
熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)具有優(yōu)異的低溫柔韌性和抗水解、抗凝血性、抗微生物攻擊性,可用于醫(yī)療導(dǎo)管、人工心臟、氧氣面罩、藥物釋放裝備、IV連接器、血壓計(jì)的橡皮囊袋、皮外給藥的裹傷布等。
4.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(lái)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。
Delrin的一個(gè)缺點(diǎn)是它對(duì)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(duì)乙POM部件進(jìn)行滅菌,請(qǐng)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。
5.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(shí)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(zhǎng)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(jiàn)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(méi)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
6.聚醚酰亞胺(PEI)
沙特-SABIC的ULTEM 1000 PEI樹脂是一種無(wú)定形的,透明polyetherimide(PEI)塑料提供玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的217°C。這種固有的阻燃樹脂具有UL94 V0, V2和5VA等級(jí),并且符合RoHS。ULTEM 1000樹脂是一種無(wú)增強(qiáng)的通用級(jí)樹脂,具有高的耐熱性、高強(qiáng)度和模量,并具有廣泛的耐高溫性。
ULTEM HU1000是一種熱塑性聚醚酰亞胺高熱聚合物,ULTEM(PEI)樹脂是一種琥珀色的非晶態(tài)熱塑性塑料,它具有優(yōu)異的柔韌性、阻燃性、耐化學(xué)藥品、耐熱性和耐紫外光性,并且大大擴(kuò)展了設(shè)計(jì)自由。ULTEM樹脂也廣泛應(yīng)用于 醫(yī)療保健和食品服務(wù)應(yīng)用。用于注塑加工。通過(guò)開發(fā)新的擠出技術(shù),ULTEM HU1000結(jié)合了卓越的可加工性,與高熱應(yīng)用中的PES,PEEK相比具有成本節(jié)約優(yōu)勢(shì)(連續(xù)使用至340°F)。Ultem耐高壓滅菌。
7.聚醚醚酮(PEEK )
PTFE是氟塑料的一種,被稱為塑料王,有已知塑料中具有最低的摩擦系數(shù)和最好的耐化學(xué)性。生物相容性和抗凝血性好,不分解,植入人體內(nèi)無(wú)不良反應(yīng)且老化不明顯,耐熱性極好,連續(xù)使用溫度260℃,可采用高溫消毒。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛用于各類人工氣管、食管、膽管、尿道和人工腹膜、腦硬膜及人工皮膚、人工骨骼等。
Polyetheretherketone(PEEK)是Victrex plc(英國(guó))的商標(biāo),英國(guó)-威格斯 VICTREX PEEK是一種結(jié)晶高溫?zé)崴苄运芰?/strong>,具有出色的耐熱性和耐化學(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(duì)γ輻射具有極強(qiáng)的抵抗力,甚至超過(guò)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。