一种基于等离子改性后熔融粘附的PEEK/TPU双层医用导管及制备方法

本发明属于医疗器械，涉及一种基于等离子改性后熔融粘附的peek/tpu双层医用导管及制备方法。

背景技术：

1、聚醚醚酮(peek)是一种高性能工程塑料，具有出色的机械性能、化学稳定性、热力学稳定性。peek导管因其优异的物理化学性能，以及易灭菌、电绝缘等特点，被广泛应用于多种医疗场景中。在心血管手术中，peek导管常被用作血管导管进行各种治疗操作，如药物输送、血管造影等。同时peek导管在胃肠道疾病的治疗、呼吸系统的治疗、神经外科手术以及骨科手术等都有较多的应用。虽然目前国内外在peek导管的研究方面做很多工作，但采用单一的peek材料很难同时满足生物学与力学方面的要求。例如peek的高刚性在输送鞘、血管鞘的应用中会限制导管的弯曲导向以及扭转，同时其生物相容性在某些高要求场合还是不够。目前医用双层导管主要通过共挤的方式制备，而这种工艺对内外层材料的相容性要求较高，peek材料存在亲水性差、粘附性差的问题，这也就表面如果采用共挤方式会产生内外层分层的现象。

2、近年来等离子处理技术作为一种常用的表面改性手段被广泛应用。等离子处理通过将材料暴露于等离子体中进行化学和物理改性，材料表面与活性离子发生相互作用，从而改变表面性能，如增强其亲水性、降低表面能、提高涂层附着力等。目前等离子处理技术广泛应用于表面涂层、材料改性、电镀等领域。常用的等离子处理气体有氧气、氩气、氮气、氢气等气体。等离子体接枝技术利用等离子体的高能特性将单体激发成自由基或离子，与基体材料表面发生化学反应，形成牢固的共价键。通过这种方式在材料表面引入多种功能性化学基团，从而赋予材料新的特性。国内外已有不少关于等离子改性使材料表面粘附性增强的研究，但对导管形状的peek材料的研究相对较少，并且在等离子处理时效性方面存在一定的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种结构设计科学合理的基于等离子改性后熔融粘附的peek/tpu双层医用导管，采用tpu材料作为外管，结合等离子改性后的peek内层，以双层导管代替单层peek导管，有效改善导管的生物相容性，同时安全环保。

2、本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种工艺简单、易操作的基于等离子改性后熔融粘附的peek/tpu双层医用导管的制备方法，制备的双层医用导管具有良好的生物相容性，同时安全环保能耗低，易于大批量生产。

3、本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种基于等离子改性后熔融粘附的peek/tpu双层医用导管，其特征在于：包括内外二层，其中外层为具有高弹性、弯曲性以及生物相容性的热塑性聚氨酯管，即tpu管，内层采用等离子改性的聚醚醚酮管，即改性的peek管，内层的厚度大于外层厚度。

4、进一步，所述等离子改性的peek管是采用等离子处理机将peek管进行等离子处理并单体接枝得到。

5、优选的，所述peek管采用的peek牌号为770g，熔融温度为342～344℃，邵氏硬度84～86，23℃拉伸强度99～101mpa，断裂伸长率44～46％；tpu管采用的tpu牌号为lpr7560eg，熔融温度为175～190℃，邵氏硬度76～78，23℃拉伸强度41.3～41.4mpa，断裂伸长率685～695％。

6、本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种根据上述peek/tpu双层医用导管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

7、1)根据实际需要设计内层peek导管以及外层tpu导管的尺寸，内层厚度大于等于外层，内层外径小于外层内径；

8、2)根据材料的特性调整挤出机参数，分别挤出制备peek管和tpu管，备用；

9、3)等离子体刻蚀：用医用酒精将peek管表面擦拭干净，自然风干后放入等离子处理机，采用频率为13.56兆的射流等离子处理机，设置工艺参数，采用氩气作为工艺气体对peek内层管进行等离子体刻蚀；利用高速斡旋鼓风机吹入氩气；

10、4)等离子单体接枝：采用乙酸乙烯酯作为单体接枝液，单体经过雾化处理装置通入等离子体室内，对peek管进行等离子单体接枝，设置气体流量、放电功率、处理时间；

11、5)采用覆膜工艺，将tpu管粘合在peek管外，制备得到界面粘附强化的双层医用导管。

12、优选的，所述步骤3)等离子刻蚀的工艺参数为：气体流量40～60sccm、放电功率50～300w、背底真空度15～25pa。

13、进一步，所述步骤3)等离子刻蚀的处理时间采用如下公式：

14、

15、其中，t为最佳处理时间；p为放电功率，取50～300w；f为气体流量，取5～10sccm；p为额定压强，取10～50pa。

16、进一步，所述步骤4)等离子单体接枝的工艺参数为：气体流量40～60sccm、放电功率50～300w、背底真空度15～25pa，处理时间9～11min。

17、最后，所述步骤5)覆膜的具体过程为：将等离子接枝后的peek管内放入合适尺寸的芯轴，逐层套上tpu管以及热缩管，使用热风枪加热多层管两头进行固定，将芯轴安置在覆膜机上，设置温度为200～250℃，通过熔融的方式将tpu均匀覆膜在peek管外层；完全冷却后将热缩管剥离，取出芯轴，得到界面粘附性改进的双层医用导管。

18、与现有技术相比，本发明的优点在于：

19、1、内层选用等离子改性后的peek管，具有长效亲水的功效，外层选用高弹性、弯曲性以及生物相容性的tpu管，有助于减轻患者的不适感，适应血管的形态变化，减少血管损伤和不适，更容易穿越复杂的血管网络，提高导管的操作性和安全性；选用了双层导管代替单层peek导管，弥补了peek材料刚性过强导致的弯曲性、扭转力不足的弱点，同时改善了导管的生物相容性，避免了传统改性涂层易脱落的缺陷。

20、2、采用等离子体刻蚀后接枝单体对peek管进行改性，采用热熔覆膜的方式制备双层管，避免了因内外层不同材料的特性而无法双层共挤的痛点。同时由于没有通过任何胶粘剂进行粘接，避免了胶粘剂迁移到患者体内的隐患。

21、3、设计提炼了双层医用导管制备过程中氩气刻蚀peek内管最佳处理时间的经验公式，便于调整等离子体处理的工艺参数。

22、本发明的制备方法工艺方法简单，制备的双层医用导管具有良好的生物相容性，双层医用导管剥离力达到10n以上，满足临床对管路分层的要求，同时安全环保能耗低，易于大批量生产。

技术特征：

1.一种基于等离子改性后熔融粘附的peek/tpu双层医用导管，其特征在于：包括内外二层，其中外层为具有高弹性、弯曲性以及生物相容性的热塑性聚氨酯管，即tpu管，内层采用等离子改性的聚醚醚酮管，即改性的peek管，内层的厚度大于外层厚度。

2.根据权利要求1所述的peek/tpu双层医用导管，其特征在于：所述等离子改性的peek管是采用等离子处理机将peek管进行等离子处理并单体接枝得到。

3.根据权利要求1所述的peek/tpu双层医用导管，其特征在于：所述peek管采用的peek牌号为770g，熔融温度为342～344℃，邵氏硬度84～86，23℃拉伸强度99～101mpa，断裂伸长率44～46％；tpu管采用的tpu牌号为lpr 7560eg，熔融温度为175～190℃，邵氏硬度76～78，23℃拉伸强度41.3～41.4mpa，断裂伸长率685～695％。

4.一种根据权利要求3所述的peek/tpu双层医用导管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)等离子刻蚀的工艺参数为：气体流量40～60sccm、放电功率50～300w、背底真空度15～25pa。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)等离子刻蚀的处理时间采用如下公式：

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)等离子单体接枝的工艺参数为：气体流量40～60sccm、放电功率50～300w、背底真空度15～25pa，处理时间9～11min。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5)覆膜的具体过程为：将等离子接枝后的peek管内放入合适尺寸的芯轴，逐层套上tpu管以及热缩管，使用热风枪加热多层管两头进行固定，将芯轴安置在覆膜机上，设置温度为200～250℃，通过熔融的方式将tpu均匀覆膜在peek管外层；完全冷却后将热缩管剥离，取出芯轴，得到界面粘附性改进的双层医用导管。

技术总结
一种基于等离子改性后熔融粘附的PEEK/TPU双层医用导管，包括内外二层，外层为热塑性聚氨酯管，内层采用等离子改性的聚醚醚酮管，制备步骤：挤出机分别挤出所需尺寸的PEEK管以及TPU管，采用氩气作为工艺气体对PEEK管进行等离子体刻蚀；选用乙酸乙烯酯作为接枝单体，单体经过雾化处理装置通入等离子体室内，对PEEK内层管进行等离子体接枝；采用覆膜工艺，将TPU外层管粘合，制备得到界面粘附强化的双层医用导管。本发明的制备方法工艺方法简单，制备的双层医用导管具有良好的生物相容性，双层医用导管剥离力达到10N以上，满足临床对管路分层的要求，同时安全环保能耗低，易于大批量生产。

技术研发人员：刘欣怡,宋晓波,许忠斌,赵南阳,毕明铖,金胜祥
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/26