下文主要介紹了常用的醫(yī)用工程塑料,這些塑料由易于加工的材料組成。相對(duì)于重量而言,這些塑料往往價(jià)格昂貴,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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(hào)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。
聚醚醚酮(PEEK)
Polyetheretherketone(PEEK)是Victrex plc(英國)的商標(biāo),是一種結(jié)晶高溫?zé)崴苄运芰?,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)94V-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。
聚砜
聚砜樹脂是一種無定型熱塑性特種工程塑料。聚砜作為砜聚合物中重要的品種之一,具有良好的熱穩(wěn)定性、絕緣性和尺寸穩(wěn)定性等特點(diǎn)。因此,聚砜被廣泛地應(yīng)用于電子電氣領(lǐng)域、醫(yī)療、食品等領(lǐng)域、以及各種高精度領(lǐng)域。聚砜的鏈段結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)特點(diǎn)使其具有優(yōu)異的性能。
雙酚A型聚砜樹脂簡稱聚砜 ( polysulfone) ,英文縮寫為 PSU 或 PSF ,二苯砜基的存在賦予了聚合物優(yōu)異的耐熱性和抗氧化性能。
聚砜是一種堅(jiān)韌,剛性,高強(qiáng)度的透明(淺琥珀色)熱塑性塑料,可在-150°F至300°F的寬溫度范圍內(nèi)保持其性能。設(shè)計(jì)用于FDA認(rèn)可的設(shè)備,它也通過了USPVI級(jí)(生物)的所有測試。它符合國家衛(wèi)生基金會(huì)的飲用水標(biāo)準(zhǔn),最高可達(dá)180°F。聚砜具有非常高的尺寸穩(wěn)定性,在300°F下暴露于沸水或空氣后,線性尺寸的變化通常為1%或更小的十分之一。聚砜對(duì)無機(jī)酸,堿和鹽溶液具有很高的耐受性;即使在中等應(yīng)力水平下的高溫下,對(duì)洗滌劑和烴油的耐受性也是良好的。聚砜不耐極性有機(jī)溶劑,如酮,氯代烴和芳烴。
聚砜因其優(yōu)異的耐濕性、透光性和耐老化性特用于需要高耐熱性和高沖擊強(qiáng)度的儀器托盤,用于醫(yī)院高壓滅菌器托盤應(yīng)用。聚砜工程樹脂結(jié)合了高強(qiáng)度和長期耐重復(fù)蒸汽滅菌。這些聚合物已被證明是不銹鋼和玻璃的替代品。醫(yī)用級(jí)聚砜具有生物惰性,在滅菌過程中具有獨(dú)特的長壽命,可以是透明或不透明的,并且對(duì)大多數(shù)常見的醫(yī)院化學(xué)品具有耐受性。