近十多年来,医用橡胶材料作为生物适应性材料的研究已取得很大的进展,并且有许多功能化、系列化的医用硅橡胶制品投入了临床应用。
硅橡胶具有许多独特的性能,如良好的生理惰性,耐液体腐蚀性,在苛刻环境条件下耐老化性,优良的生物相容性,对人体组织反应极小、在体内不引起异物反应、对周围组织不引发炎症等,因而被广泛应用在医学领域中。在当前众多的医用高分子材料中,硅橡胶无论在数量上还是品种上都占主导地位。
硅橡胶的特性
硅橡胶分子主链因含有硅氧(Si -O)链节的特殊结构,决定了它具有下列特点:
(1)耐高低温。硅橡胶是一种耐热性橡胶,在各种橡胶中,它具有最宽广的工作温度范围(-100~350℃)。
(2)优异的臭氧老化、氧老化、光老化、气候老化的性能。硅橡胶硫化胶于自由状态下,在室外曝晒数年后,性能无显著变化。
(3)优良的电绝缘性能。硅橡胶硫化胶的电绝缘性能在受潮、遇水或温度升高时的变化较小,燃烧后生成的二氧化硅仍为绝缘体,保证电气设备持续工作,直到检修。
(4)生理惰性。硅橡胶无味、无毒,对人体无不良影响。
(5)特殊的表面性能。硅橡胶是疏水的,对许多材料不粘,可起隔离作用。
(6)高透气性。硅橡胶的透气率较普通橡胶大数十至数百倍,而且对不同气体(O2、N2,、CO2等)的透气率差别较大。
(7)特种硅橡胶具有耐油、耐辐射、耐燃烧等性能。
(8)良好的防霉性。硅橡胶制品经长期存放,其吸水性小于 0.015%,对各种藻类和霉菌无滋生作用。
医用硅橡胶的应用
由于硅橡胶材料具有良好的生物相容性,从而在医用制品方面得到越来越广泛的应用,且品种不断增多。随着医疗水准的逐渐提高,各类医疗用品的分类和功能越来越精细。一次性使用的产品不断增加,使硅橡胶制品渗透到医疗的各个领域形成了系列产品。
硅橡胶管材挤出工艺及机头结构
挤出工艺对机头的要求
挤出工艺对挤出机的机头结构和形状有以下几点要求:
(1)机头内表面必须光滑,呈流线型,保证胶料流动的畅通,无死角存在,避免胶料的局部停滞、阻塞,从而避免焦烧 。
(2)机头需要对胶料产生一定的后坐力,使胶料能够在这里翻转融合,均匀到达口型位置,避免挤出产品的分层。
(3)机头的温度要能够进行控制,以满足不同胶料及不同产品对温度的要求。
机头结构
圆筒形机头的结构主要由口型、芯型、口型座、芯座、压盖和调整螺栓组成。
硅橡胶老化的原因及对性能的影响
引起硅橡胶老化的原因有两种。
内因主要有:高分子材料本身结构上的弱点,如化学组成(高分子链的组成元素)、分子链结构(分子链的长度、构象及有机基团在链上的分布)、物理结构(结晶性、玻璃花温度及卷曲程度);加工后高聚物中产生的新弱点(高分子链断裂及氧化等);添加剂如抗氧剂、增塑剂、交联剂及有机溶剂等对材料的影响。
外因主要有:气候环境(氧气和臭氧的作用、气温和相对湿度的影响),海洋气候环境(气象条件恶劣,会遇到各种风暴、狂涛、雷雨、炎热高温;盐雾腐蚀、污染物和霉菌腐蚀、高温辐射、高温水蒸汽等)和成型加工条件(模压、挤出等)。
由于加工工艺和环境不同,同种橡胶加工成型后的老化性能也有一定的差异。橡胶制品的用途不同对老化性能的要求也不同,因此橡胶的老化极其复杂,研究橡胶的老化必须结合实际使用环境,分析影响老化的主要因素,影响机理及程度。老化会引起橡胶外观和理化性能的改变。外观方面变化包括材料表面硬化、龟裂或变软、发粘、材料几何尺寸发生变化;理化性能方面变化包括化学组成和结构、密度、硬度、拉伸性能、压缩性能、蠕变、粘弹性、电性能等发生变化。