Vergeleken met glas en metaal zijn de belangrijkste kenmerken van kunststoffen:
1. De kosten zijn laag, het materiaal kan zonder desinfectie worden hergebruikt en is geschikt als grondstof voor de productie van wegwerpmedische hulpmiddelen;
2. De verwerking is eenvoudig, de plasticiteit ervan kan worden verwerkt tot een verscheidenheid aan nuttige structuren, en metaal en glas zijn moeilijk te vervaardigen tot complexe productstructuren;
3, sterk, elastisch, niet zo gemakkelijk te breken als glas;
4, met goede chemische inertheid en biologische veiligheid.
Deze prestatievoordelen maken kunststoffen breed toepasbaar in medische hulpmiddelen, waaronder met name polyvinylchloride (PVC), polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), polystyreen (PS), polycarbonaat (PC), ABS, polyurethaan, polyamide, thermoplastische elastomeren, polysulfon en polyetheretherketon. Mengen kan de prestaties van kunststoffen verbeteren, waardoor de beste prestaties van verschillende harsen tot uiting komen, zoals polycarbonaat/ABS en polypropyleen/elastomeer-mengmodificatie.
Vanwege contact met vloeibare medicijnen of contact met het menselijk lichaam zijn chemische stabiliteit en bioveiligheid de basisvereisten voor medische kunststoffen. Kortom, de componenten van kunststoffen kunnen niet neerslaan in de vloeibare medicijnen of het menselijk lichaam, veroorzaken geen toxiciteit of schade aan weefsels en organen, en zijn niet-toxisch en onschadelijk voor het menselijk lichaam. Om de bioveiligheid van medische kunststoffen te garanderen, zijn medische kunststoffen die doorgaans op de markt worden gebracht gecertificeerd en getest door medische autoriteiten, en worden gebruikers duidelijk geïnformeerd over welke kwaliteiten medisch geschikt zijn.
Medische kunststoffen in de Verenigde Staten voldoen doorgaans aan de FDA-certificering en USPVI-biologische detectie, en medische kunststoffen in China worden doorgaans getest door het Shandong Medical Device Testing Center. Momenteel zijn er nog steeds een aanzienlijk aantal medische kunststoffen in het land zonder strikte bioveiligheidscertificering, maar met de geleidelijke verbetering van de regelgeving zullen deze situaties steeds beter worden.
Afhankelijk van de structuur en sterkte-eisen van het product kiezen we het juiste type kunststof en de juiste kwaliteit, en bepalen we de verwerkingstechnologie van het materiaal. Deze eigenschappen omvatten verwerkingsprestaties, mechanische sterkte, gebruikskosten, assemblagemethode, sterilisatie, enz. De verwerkingseigenschappen en fysische en chemische eigenschappen van verschillende veelgebruikte medische kunststoffen worden besproken.
Zeven veelgebruikte medische kunststoffen
1. Polyvinylchloride (PVC)
PVC is een van de meest productieve kunststofsoorten ter wereld. PVC-hars is een wit of lichtgeel poeder, zuiver PVC is atactisch, hard en bros en wordt zelden gebruikt. Afhankelijk van de toepassing kunnen verschillende additieven worden toegevoegd om PVC-onderdelen verschillende fysische en mechanische eigenschappen te geven. Door de juiste hoeveelheid weekmaker aan PVC-hars toe te voegen, kunnen diverse harde, zachte en transparante producten worden gemaakt.
Hard PVC bevat geen of slechts een kleine hoeveelheid weekmaker, heeft een goede trek-, buig-, druk- en slagvastheid en kan op zichzelf als constructiemateriaal worden gebruikt. Zacht PVC bevat meer weekmakers en de zachtheid, breukrek en koudebestendigheid nemen toe, maar de brosheid, hardheid en treksterkte nemen af. De dichtheid van puur PVC is 1,4 g/cm³ en de dichtheid van PVC-kunststof onderdelen met weekmakers en vulstoffen ligt over het algemeen tussen 1,15 en 2,00 g/cm³.
Volgens marktschattingen is ongeveer 25% van de medische kunststofproducten van PVC. Dit komt voornamelijk door de lage kosten van de hars, de brede toepassingsmogelijkheden en de eenvoudige verwerking. PVC-producten voor medische toepassingen zijn onder andere: hemodialysebuizen, beademingsmaskers, zuurstofslangen, enzovoort.
2. Polyethyleen (PE, polyethyleen)
Polyethyleen is de grootste kunststofsoort in de kunststofindustrie. Het bestaat uit melkachtige, smaakloze, geurloze en niet-giftige glanzende wasdeeltjes. Het wordt gekenmerkt door een lage prijs, goede prestaties, is breed toepasbaar in de industrie, landbouw, verpakkingsindustrie en dagelijkse industrie, en neemt een cruciale positie in binnen de kunststofindustrie.
PE omvat voornamelijk polyethyleen met lage dichtheid (LDPE), polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE) en polyethyleen met ultrahoog moleculair gewicht (UHDPE) en andere varianten. HDPE heeft minder vertakte ketens in de polymeerketen, een hoger relatief molecuulgewicht, hogere kristalliniteit en dichtheid, een hogere hardheid en sterkte, een slechte opaciteit, een hoog smeltpunt en wordt vaak gebruikt in injectiedelen. LDPE heeft veel vertakte ketens, dus het relatieve molecuulgewicht is klein, de kristalliniteit en dichtheid zijn laag, met een betere zachtheid, slagvastheid en transparantie, vaak gebruikt voor blaasfolie, is momenteel een veelgebruikt PVC-alternatief. HDPE- en LDPE-materialen kunnen ook worden gemengd op basis van de prestatie-eisen. UHDPE heeft een hoge slagvastheid, lage wrijving, weerstand tegen spanningsscheuren en goede energieabsorptie-eigenschappen, waardoor het een ideaal materiaal is voor kunstmatige heup-, knie- en schouderconnectoren.
3. polypropyleen (PP, polypropyleen)
Polypropyleen is kleurloos, geurloos en niet-giftig. Het lijkt op polyethyleen, maar is transparanter en lichter dan polyethyleen. PP is een thermoplast met uitstekende eigenschappen, met een lage soortelijke massa (0,9 g/cm³), niet-giftig, gemakkelijk te verwerken, slagvast, anti-doorbuiging en andere voordelen. Het kent een breed scala aan toepassingen in het dagelijks leven, waaronder geweven tassen, folies, dozen, draadafschermingsmaterialen, speelgoed, autobumpers, vezels, wasmachines, enzovoort.
Medisch PP heeft een hoge transparantie, goede barrière- en stralingsbestendigheid en is daardoor breed toepasbaar in de medische apparatuur- en verpakkingsindustrie. Niet-pvc-materialen met PP als hoofdbestanddeel worden momenteel veel gebruikt als alternatief voor pvc-materialen.
4. Polystyreen (PS) en K-hars
PS is na polyvinylchloride en polyethyleen de derde grootste kunststofsoort en wordt doorgaans gebruikt voor de verwerking en toepassing van één component kunststof. De belangrijkste kenmerken zijn lichtgewicht, transparant, gemakkelijk te verven en goede gietprestaties. Het wordt dan ook veel gebruikt in dagelijkse kunststoffen, elektrische onderdelen, optische instrumenten en culturele en educatieve artikelen. De textuur is hard en bros en het heeft een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt, wat de toepassing in de techniek beperkt. In de afgelopen decennia zijn gemodificeerd polystyreen en styreen-gebaseerde copolymeren ontwikkeld om de tekortkomingen van polystyreen tot op zekere hoogte te ondervangen. K-hars is daar een voorbeeld van.
K-hars is gemaakt van styreen-butadieencopolymerisatie, het is een amorf polymeer, transparant, smaakloos, niet-giftig, dichtheid van 1,01 g/cm3 (lager dan PS, AS), hogere slagvastheid dan PS, goede transparantie (80~90%), thermische vervormingstemperatuur van 77℃, de hoeveelheid butadieen in K-materiaal en de hardheid ervan zijn ook anders, vanwege de goede vloeibaarheid van K-materiaal is het verwerkingstemperatuurbereik breed, dus de verwerkingsprestaties zijn goed.
De belangrijkste toepassingen in het dagelijks leven zijn onder meer bekers, deksels, flessen, cosmetische verpakkingen, hangers, speelgoed, producten van PVC-vervangend materiaal, voedselverpakkingen en medische verpakkingsmaterialen.
5. ABS, acrylonitril-butadieen-styreen-copolymeren
ABS heeft een bepaalde stijfheid, hardheid, slagvastheid, chemische bestendigheid, stralingsbestendigheid en ethyleenoxide-desinfectiebestendigheid.
ABS wordt in medische toepassingen voornamelijk gebruikt als chirurgische instrumenten, trommelklemmen, kunststofnaalden, gereedschapskisten, diagnostische apparaten en behuizingen voor gehoorapparaten, vooral voor grote behuizingen voor medische apparatuur.
6. Polycarbonaat (PC, Polycarbonaat)
De typische kenmerken van PCS zijn taaiheid, sterkte, stijfheid en hittebestendige stoomsterilisatie, waardoor PCS de voorkeur genieten als hemodialysefilters, handvatten voor chirurgische instrumenten en zuurstoftanks (bij gebruik bij hartchirurgie kan dit instrument koolstofdioxide uit het bloed verwijderen en het zuurstofgehalte verhogen);
Andere toepassingen van PC in de geneeskunde zijn onder meer naaldloze injectiesystemen, perfusie-instrumenten, bloedcentrifugekommen en zuigers. De gebruikelijke bijziendheidsbrillen zijn gemaakt van PC, vanwege de hoge transparantie.
7. PTFE (Polytetrafluorethyleen)
Polytetrafluorethyleenhars is een wit poeder met een wasachtige uitstraling, glad en antiaanbaklaag en is de belangrijkste kunststof. PTFE heeft uitstekende eigenschappen die niet te vergelijken zijn met die van gewone thermoplasten, waardoor het bekend staat als "plastic king". De wrijvingscoëfficiënt is de laagste van alle kunststoffen, heeft een goede biocompatibiliteit en kan worden verwerkt tot kunstmatige bloedvaten en andere direct geïmplanteerde apparaten.
Plaatsingstijd: 25-10-2023