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基于脫模劑應(yīng)用實(shí)現(xiàn)聚苯乙烯類生物材料改性

來(lái)源:蘇州心嶺邁德醫(yī)療科技有限公司 瀏覽 306 次 發(fā)布時(shí)間:2024-06-14

在眾多生物醫(yī)用高分子材料中,苯乙烯類熱塑性彈性體是一類極具使用價(jià)值的新型多功能生物醫(yī)用材料。但是,由于其表面能低,疏水性強(qiáng),致使這類材料在與血液接觸時(shí),會(huì)引發(fā)血漿蛋白在材料表面的粘附風(fēng)險(xiǎn)。因此提高這類材料的生物相容性,對(duì)拓展其在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。尤其在人工心臟瓣膜領(lǐng)域,優(yōu)秀的生物相容性能有效改善瓣膜的使用壽命。

現(xiàn)有的改性方式分為兩類:

第一類是對(duì)苯乙烯嵌段共聚物進(jìn)行共混改性后,再成形使用,這就要求材料在第一步改性進(jìn)行很好的控制,后續(xù)成形使用時(shí)也要保證加工過(guò)程的穩(wěn)定和有效。值得一提的是,引入的共混物可能對(duì)材料成型后的性能產(chǎn)生不利影響,從而影響材料的使用壽命和效果。

第二類是材料成型后,在苯乙烯嵌段共聚物的表面進(jìn)行物理或化學(xué)改性。其中物理改性的代表性應(yīng)用包括退火(包括溶劑退火,熱退火等)、圖案化(如溶劑誘導(dǎo)圖案化),這樣經(jīng)常伴隨著材料表面物理或化學(xué)性質(zhì)的部分變化。退火僅控制材料成型的熱歷史,相對(duì)容易。而圖案化會(huì)改變表面的形貌,會(huì)破壞苯乙烯嵌段共聚物成型時(shí)形成的特定的有益分相結(jié)構(gòu)?;瘜W(xué)改性多使用物理方法(如電暈,等離子體處理)或化學(xué)試劑(如多巴胺)使其表面帶有特定官能基團(tuán),再引入功能性的基團(tuán)來(lái)改善表面性能,步驟較多。

總起來(lái)說(shuō),現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)苯乙烯類生物材料進(jìn)行改性的時(shí)候,步驟通常較為復(fù)雜,或者對(duì)于生物材料本身容易造成破壞,因此亟需開發(fā)一種新的技術(shù)而簡(jiǎn)化對(duì)于苯乙烯類生物材料的改性過(guò)程。

為解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題,技術(shù)人員提供一種通過(guò)脫模劑的應(yīng)用而改善其生物相容性的生物材料和制備方法。

這種用于改善本體材料生物相容性的脫模劑,本體材料為嵌段共聚物,脫模劑為由親本體材料段和功能段聚合而成的嵌段共聚物,親本體材料段與所述本體材料的至少一種鏈段結(jié)構(gòu)相同或相似,用于與本體材料物理纏結(jié);功能段與所述本體材料的鏈段結(jié)構(gòu)不同,用于在所述親本體材料段與本體材料物理纏結(jié)后,降低所述本體材料的表面張力和提高所述本體材料的生物相容性。

改善生物相容性的聚苯乙烯類生物材料的制備步驟:

步驟1:注塑模具內(nèi)施加所述脫模劑;

步驟2:通過(guò)注塑機(jī)在注塑模具內(nèi)注入聚苯乙烯類本體材料;

步驟3:脫模完成注塑成型,且脫模劑附著固定在聚苯乙烯類本體材料上。

注塑模具內(nèi)涂布脫模劑,涂布的方式為下列方式中的一種:噴涂、浸涂、刷涂;

涂布厚度為5μm以下,1μm以下更佳,以避免成型過(guò)程中由于溶體的流動(dòng),導(dǎo)致在模具上的囤積;

根據(jù)注塑時(shí)的熔體流動(dòng)方向,逐漸降低脫模劑的厚度;即越靠近注塑口位置,脫模劑厚度越大,以減輕由于溶體流動(dòng)拖曳脫模劑,導(dǎo)致注塑最后階段表面脫模劑不足的情況;

注塑過(guò)程中,本體材料與脫模劑接觸時(shí),溫度至少要高于脫模劑中親本體材料段部分玻璃化轉(zhuǎn)變溫度100℃以上,此時(shí),本體材料和脫模劑處于熔融狀態(tài),脫模劑的親本體材料段與本體材料中具有相同或相似鏈段結(jié)構(gòu)的鏈段產(chǎn)生物理纏結(jié);

注塑過(guò)程中,模具溫度在80—100℃范圍內(nèi),保壓時(shí)間在3—6s范圍內(nèi),保證材料成型效果,同時(shí)保證脫模劑有效轉(zhuǎn)移至材料表面,即脫模劑的親本體材料段能與本體材料中具有相同或相似鏈段結(jié)構(gòu)的鏈段物理纏結(jié)地更加充分,結(jié)合力更高;且該過(guò)程中,由于脫模劑的功能段與本體材料地任何一種鏈段均不相同或相似,因此,功能段不會(huì)與本體材料發(fā)生纏結(jié)。

注塑過(guò)程中,溶體流動(dòng)速度要求0.3cm 3/s至1cm 3/s范圍內(nèi),一方面避免過(guò)低流動(dòng)速度時(shí),由于熔體流動(dòng)導(dǎo)致的脫模劑不均勻,一方面保證材料成型效果及力學(xué)性能。

最后,將所述注塑模具以15℃/min-20℃/min的冷卻速率冷卻至30℃-50℃,使得本體材料和脫模劑冷卻至低于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度;打開注塑模具,脫模完成注塑成型,脫模劑附著固定在聚苯乙烯類本體材料上,即如圖1所示,脫模劑的親本體材料段物理纏結(jié)于本體材料上,脫模劑的功能段通過(guò)化學(xué)鍵與親本體材料段結(jié)合,并通過(guò)親本體材料段懸掛于本體材料的表面,從而為本體材料提供更低的表面張力和更高的生物相容性。

結(jié)論:

1.脫模劑通過(guò)親本體材料段和功能段嵌段共聚的方式,使得功能助劑經(jīng)親本體材料段牢固地懸掛在本體材料表面。

2.將功能助劑以脫模劑的形式使用,避免了二次加工。

3.將功能助劑以脫模劑的形式使用,可以保證苯乙烯嵌段共聚物本體材料成型工藝不受影響,從而不影響苯乙烯嵌段共聚物成型過(guò)程中的結(jié)構(gòu),保證優(yōu)異的機(jī)械性能。