一种医用ldpe抗菌材料及其制备方法
【专利摘要】本申请公开了一种医用LDPE抗菌材料及其制备方法，按照重量份数配比称取LDPE、聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、CPE、纳米氢氧化镁、氯化石蜡、阻燃剂、二碱式亚磷酸铅、EVA、2,6-二叔丁基对甲酚、偶联剂、EAA、硼酸锌、硬脂酸和抗氧剂1010，混合均匀后挤出造粒即可；产品拉伸强度25-45MPa，断裂伸长率680-780%；大肠杆菌抗菌率99.4-99.8%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.5-99.9%；溶体流动速率2.3-2.8g/10min，表面张力4-8×10-4N/m；直角撕裂强度105-125kN/m。
【专利说明】一种医用[0&抗菌材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本申请属于医用新材料工艺领域，尤其涉及一种医用抗菌材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。医用娃橡胶(8111(30116 1*11)313610是美容外科中应用较广的生物材料(组织代用品).它是高分子有机化合物聚硅酮的一种橡胶样固体形态，又称二甲基硅氧烷。随着生物医学和材料的发展，各种人工制备的生物材料植入骨内替代骨移植，临床应用效果好.这些人工合成或提取的植入材料生物相容性好，对骨形成具有明显的诱导作用，被泛称为人工骨化加)。一般而言，临床医学对生物医学材料有以下基本的要求:无毒性，不致癌，不致畸，不引起人体细胞的突变和组织细胞的反应；与人体组织相容性好，不引起中毒、溶血凝血、发热和过敏等现象；化学性质稳定，抗体液、血液及酶的作用；具有与天然组织相适应的物理机械特性；针对不同的使用目的具有特定的功能。生物医学金属材料11161:81110 111511:61*15118 )医用金属材料是作为生物医学材料的金属或合金，具有很高的机械强度和抗疲劳特性，是临床应用最广泛的承力植入材料，主要有钴合金钛合金和不锈钢的人工关节和人工骨。镍钛形状记忆合金具有形状记忆的智能特性，能够用于矫形外科、心血管外科。生物医学高分子材料(13101116(11081 ￠017111610生物医学高分子材料有天然的和合成的两种，发展得最快的是合成高分子医用材料。通过分子设计，可以获得很多具有良好物理机械性和生物相容性的生物材料。生物医学衍生材料(161-1^6(1 111811:61*15118 )生物衍生材料是经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医学材料，经过处理的生物衍生材料是无生物活力的材料，但是由于具有类似天然组织的构型和功能，在人体组织的修复和替换中具有重要作用，主要用作皮肤掩膜、血液透析膜、人工心脏瓣膜等。生物医学材料应用广泛，仅高分子材料，全世界在医学上应用的就有90多个品种、1800余种制品，西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%?20%的速度增长。随着现代科学技术的发展尤其是生物技术的重大突破，生物材料的应用将更加广泛。表1列举了生物医用材料的一些典型应用，其应用之广泛可见一斑。生物医学材料得以迅猛发展的主要动力来自人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。人口老龄化进程的加速和人类对健康与长寿的追求，激发了对生物材料的需求。作为世界人口最多的国家，中国已进入老龄化国家行列，生物材料的市场潜力将更加巨大。生活节奏的加快、活动空间的扩展和饮食结构的变化等因素，使创伤成为一个严重的社会问题。中国创伤住院年增长率达7.2%，高居住院人数第2位。美国1998年用于骨骼-肌肉系统损伤患者的治疗费高达1280亿美元，仅骨缺损患者就达123万，其中80%需用生物医学材料治疗。在全球，心脑血管疾病、各种癌症、艾滋病、糖尿病、老年痴呆症等发病率逐年增加，急需用于诊断、治疗和修复的生物材料。
[0003]医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。20年来，用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯等。医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，一般对其性能的要求是:①安全性:必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为卯111级，确保无病、无毒传播条件。②物理、化学和机械性能:需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。以心脏瓣膜为例，最好能使用25万小时，要求耐疲劳强度特别好。此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120?140。0、干热消毒(160?190。0、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。要求加工性能好，可加工成所需各种形状，而不损伤其固有性能。③适应性:包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性。医疗器械，一般医疗及看护用具，如眼带、洗肠器、注射针、听诊器、直肠镜、点眼器、腹带和连结管等；麻醉及手术室用具，如吸引器、缝线、咽头镜、血管注射用具等；检查及检查室用具，如采血管、采血瓶、心电图用的电极、试验管、培养皿等。药物剂型，药物的助剂:高分子材料本身是惰性的，不参与药的作用，只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等作用，或在人体内起“药库”作用，使药物缓慢放出而延长药物作用时间。聚合物药物:将低分子药物，以惰性水溶性聚合物作分子载体，把具有药性的低分子化合物，通过共价键或离子键与载体的侧基连接，制成聚合物药物。
[0004]抗菌塑料是一类在使用环境中本身对沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起抑制或杀灭作用的塑料，通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁。目前，抗菌塑料主要通过在普通塑料中添加少量抗菌剂的方法获得。抗菌塑料使用中首先要满足塑料作为基本材料使用时对其物理、化学、机械等性能的必要要求，同时要考虑具备抗菌这一特殊功能的要求以及由此产生的附加因素。中国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究，现有医用高分子材料60多种，制品达400余种，用于医疗的聚甲基丙烯酸甲酯每年达300 I然而，中国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段[5]，还没有能够建立在分子设计的基础上。因此，应该以材料的结构与性能关系，材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。
[0005]低密度聚乙烯是一种塑料材料，它适合热塑性成型加工的各种成型工艺，成型加工性好。主要用途是作薄膜产品，还用于注塑制品，医疗器具，药品和食品包装材料，吹塑中空成型制品等。线性低密度聚乙烯(氯化石蜡),是乙烯与少量高级烯烃(如丁烯-1、己烯-1、辛烯-1、四甲基戊烯-1等)在催化剂作用下，经高压或低压聚合而成的一种共聚物，密度处于0.915?0.940克丨立方厘米之间。通常，1^0？2树脂用密度和熔体指数来表征。密度由聚合物链中共聚单体的浓度决定。共聚单体的浓度决定了聚合物中的短支链量。短支链的长度则取决于共聚单体的类型。共聚单体浓度越高，树脂的密度越低。此外，熔体指数是树脂平均分子量的反映，主要由反应温度(溶液法)和加入链转移剂(气相法)来决定。平均分子量与分子量分布无关，后者主要受催化剂类型影响。在20世纪70年代由此1011 0^1(16公司工业化，它代表了聚乙烯催化剂和工艺技术的重大变革，使聚乙烯的产品范围显著扩大。用配位催化剂代替自由基引发剂，以及用较低成本的低压气相聚合取代成本较高的高压反应器，在比较短的时间内，便以其优异的性能和较低的成本，在许多领域已替代了 10？2。1^0？2几乎渗透到所有的传统聚乙烯市场，包括薄膜、模塑、管材和电线电缆。1^0？2产品无毒、无味、无臭，呈乳白色颗粒。与相比具有强度高、韧性好、刚性强、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境应力开裂、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂等。2005年，中国1^0？2产量为188万吨，约占总产量的35.5% ；消费量355万吨，约占总消费量的33.8%。预计未来2?3年内，1^0？2消费量将保持8%左右的速度继续增长。按照当前市场价格12000元/吨计算，中国1^0？2的市场规模已经超过了 400亿元。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种大肠杆菌抗菌率、金黄色葡萄球菌抗菌率、拉伸强度和断裂伸长率高的医用抗菌材料及其制备方法是非常必要的。
【发明内容】
[0006]解决的技术问题:
本申请针对上述技术问题，提供一种医用抗菌材料及其制备方法，解决现有医用新材料大肠杆菌抗菌率、金黄色葡萄球菌抗菌率、断裂伸长率和拉伸强度低等技术问题。
[0007]技术方案:
一种医用抗菌材料，所述医用抗菌材料的原料按重量份数配比如下:10？2100份；聚乙烯蜡5-25份；有机硅季铵盐抗菌剂1-5份；0^40-60份；纳米氢氧化镁60-80份；氯化石蜡15-35份；阻燃剂5-25份；二碱式亚磷酸铅3-13份；—410-30份；2，6- 二叔丁基对甲酚为0.1-2份；偶联剂2.5-4.5份-扉为6-14份；硼酸锌3-5份；硬脂酸3-17份；抗氧剂1010为1-3份。
[0008]作为本发明的一种优选技术方案:所述医用抗菌材料的原料按重量份数配比如下丄0？2100份；聚乙烯蜡10-20份；有机硅季铵盐抗菌剂2-4份；0^45-55份；纳米氢氧化镁65-75份；氯化石蜡20-30份；阻燃剂10-20份；二碱式亚磷酸铅6-10份；—415-25份；2，6- 二叔丁基对甲酚为0.5-1.5份；偶联剂3-4份羅为8-12份；硼酸锌3.5-4.5份；硬脂酸5-15份；抗氧剂1010为1.5-2.5份。
[0009]作为本发明的一种优选技术方案:所述医用抗菌材料的原料按重量份数配比如下丄0？2100份；聚乙烯蜡15份；有机硅季铵盐抗菌剂3份；0^50份；纳米氢氧化镁70份；氯化石蜡25份；阻燃剂15份；二碱式亚磷酸铅8份；2#20份；2，6- 二叔丁基对甲酚为1份；偶联剂3.5份；2八八为10份；硼酸锌4份；硬脂酸10份；抗氧剂1010为2份。
[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述阻燃剂采用三氧化二锑或红磷。
[0011]作为本发明的一种优选技术方案:所述偶联剂采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述医用抗菌材料的制备方法，包括如下步骤:
第一步:按照重量份数配比称取10？2、聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、0?、纳米氢氧化镁、氯化石蜡、阻燃剂、二碱式亚磷酸铅、2#、2，6- 二叔丁基对甲酚、偶联剂、日八八、硼酸锌、硬脂酸和抗氧剂1010 ； 第二步:将10？2、聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、0？2和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至80-1001，搅拌烘干2-处，搅拌速度300-500转丨分钟；
第三步:然后加入剩余原料，升温至100-1201，搅拌20-40111111，搅拌速度400-600转/分钟；
第四步:将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度1401、155、1601、1751、180 V、1951和2051，机头口模温度170-1801，螺杆转速10-60转/分钟，挤出造粒。
[0013]有益效果:
本发明所述一种医用10？2抗菌材料及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、产品拉伸强度10-30腿^，断裂伸长率400-600% ；2、大肠杆菌抗菌率99.5-99.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.6-99.9% ；3、邵氏硬度85，维卡软化点105-1251 ；4、耐寒性-40摄氏度3-7(1无变化，可以广泛生产并不断代替现有材料。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:
按照重量份数配比称取10？2100份；聚乙烯蜡5份；有机硅季铵盐抗菌剂1份；0^40份；纳米氢氧化镁60份；氯化石蜡15份；红磷5份；二碱式亚磷酸铅3份；—八10份；2，6-二叔丁基对甲酚为0.1份；钛酸酯偶联剂2.5份；私八为6份；硼酸锌3份；硬脂酸3份；抗氧剂1010为1份。
[0015]将聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至801，搅拌烘干2匕搅拌速度300转/分钟，然后加入剩余原料，升温至1001，搅拌20111111,搅拌速度400转/分钟。
[0016]将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度140 V、155 V、160 V、175 V、180 V、1951和2051，机头口模温度1701，螺杆转速10转/分钟，挤出造粒。
[0017]产品拉伸强度10腿^，断裂伸长率400% ；大肠杆菌抗菌率99.5%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.6% ；邵氏硬度85，维卡软化点1051 ；耐寒性-40摄氏度3(1无变化。
[0018]实施例2:
按照重量份数配比称取03？2100份；聚乙烯蜡25份；有机硅季铵盐抗菌剂5份；0^60份；纳米氢氧化镁80份；氯化石蜡35份；红磷25份；二碱式亚磷酸铅13份；2#30份；2，6- 二叔丁基对甲酚为2份；钛酸酯偶联剂4.5份为14份；硼酸锌5份；硬脂酸17份；抗氧剂1010为3份。
[0019]将聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至1001，搅拌烘干处，搅拌速度500转/分钟，然后加入剩余原料，升温至1201，搅拌40111111,搅拌速度600转/分钟。
[0020]将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度140 V、155 V、160 V、175 V、180 V、1951和2051，机头口模温度1801，螺杆转速60转/分钟，挤出造粒。
[0021]产品拉伸强度15腿^，断裂伸长率450% ；大肠杆菌抗菌率99.6%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.7% ；邵氏硬度85，维卡软化点1101 ；耐寒性-40摄氏度4(1无变化。
[0022]实施例3:
按照重量份数配比称取10？2100份；聚乙烯蜡10份；有机硅季铵盐抗菌剂2份；0^45份；纳米氢氧化镁65份；氯化石蜡20份；红磷10份；二碱式亚磷酸铅6份；2#15份；2，6- 二叔丁基对甲酚为0.5份；硅烷偶联剂3份；2八八为8份；硼酸锌3.5份；硬脂酸5份；抗氧剂1010为1.5份。
[0023]将聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至851，搅拌烘干2.5匕搅拌速度350转/分钟，然后加入剩余原料，升温至1051，搅拌25111111，搅拌速度450转/分钟。
[0024]将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度140 V、155 V、160 V、175 V、180 V、1951和2051，机头口模温度1731，螺杆转速20转/分钟，挤出造粒。
[0025]产品拉伸强度201？^断裂伸长率500% ；大肠杆菌抗菌率99.7%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.8% ；邵氏硬度85，维卡软化点1151 ；耐寒性-40摄氏度5(1无变化。
[0026]实施例4:
按照重量份数配比称取10？2100份；聚乙烯蜡20份；有机硅季铵盐抗菌剂4份；0^55份；纳米氢氧化镁75份；氯化石蜡30份；三氧化二锑20份；二碱式亚磷酸铅10份；2乂八25份；2，6- 二叔丁基对甲酚为1.5份；硅烷偶联剂4份；私八为12份；硼酸锌4.5份；硬脂酸15份；抗氧剂1010为2.5份。
[0027]将10？2、聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至951，搅拌烘干3.5匕搅拌速度450转/分钟，然后加入剩余原料，升温至1151，搅拌35111111，搅拌速度550转/分钟。
[0028]将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度140 V、155 V、160 V、175 V、180 V、1951和2051，机头口模温度1771，螺杆转速50转/分钟，挤出造粒。
[0029]产品拉伸强度25肥1，断裂伸长率550% ；大肠杆菌抗菌率99.8%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.8% ；邵氏硬度85，维卡软化点1201 ；耐寒性-40摄氏度6(1无变化。
[0030]实施例5:
按照重量份数配比称取03？2100份；聚乙烯蜡15份；有机硅季铵盐抗菌剂3份；0^50份；纳米氢氧化镁70份；氯化石蜡25份；三氧化二锑15份；二碱式亚磷酸铅8份；2乂八20份；2，6- 二叔丁基对甲酚为1份；硅烷偶联剂3.5份；以八为10份；硼酸锌4份；硬脂酸10份；抗氧剂1010为2份。
[0031]将聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至901，搅拌烘干3匕搅拌速度400转/分钟，然后加入剩余原料，升温至1101，搅拌30111111，搅拌速度500转/分钟。
[0032]将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度140 V、155 V、160 V、175 V、180 V、1951和2051，机头口模温度1751，螺杆转速35转/分钟，挤出造粒。
[0033]产品拉伸强度30腿^，断裂伸长率600% ；大肠杆菌抗菌率99.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.9% ；邵氏硬度85，维卡软化点1251 ；耐寒性-40摄氏度7(1无变化。
[0034]以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
[0035]上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种医用LDPE抗菌材料，其特征在于所述医用LDPE抗菌材料的原料按重量份数配比如下:LDPE100份；聚乙烯蜡5-25份；有机硅季铵盐抗菌剂1-5份；CPE40_60份；纳米氢氧化镁60-80份；氯化石蜡15-35份；阻燃剂5-25份；二碱式亚磷酸铅3_13份；EVA10_30份；2，6- 二叔丁基对甲酚为0.1-2份；偶联剂2.5-4.5份；EAA为6_14份；硼酸锌3_5份；硬脂酸3-17份；抗氧剂1010为1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种医用LDPE抗菌材料，其特征在于所述医用LDPE抗菌材料原料按重量份数配比如下:LDPE100份；聚乙烯蜡10-20份；有机硅季铵盐抗菌剂2-4份；CPE45-55份；纳米氢氧化镁65-75份；氯化石蜡20-30份；阻燃剂10-20份；二碱式亚磷酸铅6-10份；EVA15-25份；2，6- 二叔丁基对甲酚为0.5-1.5份；偶联剂3_4份；EAA为8_12份；硼酸锌3.5-4.5份；硬脂酸5-15份；抗氧剂1010为1.5-2.5份。
3.根据权利要求1所述的一种医用LDPE抗菌材料，其特征在于所述医用LDPE抗菌材料的原料按重量份数配比如下:LDPE100份；聚乙烯蜡15份；有机硅季铵盐抗菌剂3份；CPE50份；纳米氢氧化镁70份；氯化石蜡25份；阻燃剂15份；二碱式亚磷酸铅8份；EVA20份；2，6- 二叔丁基对甲酚为I份；偶联剂3.5份；EAA为10份；硼酸锌4份；硬脂酸10份；抗氧剂1010为2份。
4.根据权利要求1所述的一种医用LDPE抗菌材料，其特征在于:所述阻燃剂采用三氧化二锑或红磷。
5.根据权利要求1所述的一种医用LDPE抗菌材料，其特征在于:所述偶联剂采用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.一种权利要求1所述医用LDPE抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步:按照重量份数配比称取LDPE、聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、CPE、纳米氢氧化镁、氯化石蜡、阻燃剂、二碱式亚磷酸铅、EVA、2，6- 二叔丁基对甲酚、偶联剂、EAA、硼酸锌、硬脂酸和抗氧剂1010 ； 第二步:将LDPE、聚乙烯蜡、有机硅季铵盐抗菌剂、CPE和纳米氢氧化镁投入反应釜中加热至80-100°C，搅拌烘干2-4h，搅拌速度300-500转/分钟； 第三步:然后加入剩余原料，升温至100-120°C，搅拌20-40min，搅拌速度400-600转/分钟； 第四步:将混合后的物料投入挤出机中，料筒温度140°C、155°C、160°C、175°C、180°C、195°C和205°C，机头口模温度170-180°C，螺杆转速10-60转/分钟，挤出造粒。
【文档编号】C08L23/28GK104403169SQ201410677984
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】徐勤霞, 李苏杨 申请人:苏州市贝克生物科技有限公司