功能化热塑性聚氨酯弹性体的研究

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热塑性聚氨酯弹性体(TPU)因具有良好的物理机械性能及优异的生物适应性、血液相容性而广泛应用于医疗卫生领域。本文对介入人体内的医用TPU料,在其中加入适量的硫酸钡(BaSO<,4>)和抗菌剂,以实现X射线显影和抑制或杀灭细菌繁殖的功能。 本文第二章主要研究了BaSO<,4>对聚醚型聚氨酯弹性体(PO-TPU)和聚酯型聚氨酯弹性体(PE-TPU)热性能的影响。通过Brabender塑性仪熔融挤出,研究了BaSO<,4>粒径大小、用量、表面处理剂及润滑剂种类对PO-TPU和PE-TPU力学性能和加工性能的影响,并通过GPC、TGA测试方法对PO-TPU/BaSO<,4>和PE-TPU/BaSO<,4>复合体系的热稳定性进行了表征。力学性能及热性能研究结果表明,采用1%的硅烷偶联剂KH-550处理粒径1μm的BaSO<,4>,同时选用1%的HSt/EBS(3:7)复合润滑剂作为加工助剂,当BaSO<,4>填充量达到20%时,能使TPU复合体系性价比达到最佳,且加工流动性好。GPC和TGA研究表明,由于BaSO<,4>的存在,催化了TPU热降解。相对于纯PO-TPU挤出,PO-TPU/BaSO<,4>的Mn减少了13.4%,Mw减少了32.6%;相对于纯PE-TPU挤出,PE-TPU/BaSO<,4>的Mn减少了34.5%,Mw减少了51.6%。在大约320℃之前,BaSO<,4>填充的TPU具有更大的质量损失速率,且对PE-TPU影响尤为明显。相应的力学性能测试表明,TPU/BaSO<,4>复合材料表现出更大的降低幅度。这显示BaSO<,4>加速了TPU的分解,对分解过程起到催化促进作用。 本文第三章主要研究了医用TPU料的抗菌功能,首先比较了抗菌剂的加入方式(母粒法和常用的直接加入法)对抗菌效果的影响,筛选出了几种抗菌性能比较好的无机、有机抗菌剂,细化了抗菌剂含量对抗菌性能的影响,对比无机/有机复合抗菌剂与单独使用无机、有机抗菌剂的抗菌效果,最后考察TPU、EVA两种抗菌载体树脂对制品的加工性能和表观现象上的影响。抗菌结果表明,抗菌母粒法分散效果更佳,利用效率高,2.0%的无机抗菌剂或0.3%的有机抗菌剂其抗菌率可提高15%~20%;采用1:0.15质量比的无机/有机复合抗菌剂,可将两种不同类型的抗菌剂优点结合起来,既发挥无机抗菌剂抗菌性能持续时间长、无毒的优点,又保持有机抗菌剂抗菌能力强、用量少的优点,抗菌率维持在95%左右;以EVA为载体的抗菌母粒加工性能较以TPU为载体的抗菌母粒,表面光滑。
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