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基于脫模劑應(yīng)用實(shí)現(xiàn)聚苯乙烯類生物材料改性
來(lái)源：蘇州心嶺邁德醫(yī)療科技有限公司 瀏覽 411 次 發(fā)布時(shí)間:2024-06-14
在眾多生物醫(yī)用高分子材料中，苯乙烯類熱塑性彈性體是一類極具使用價(jià)值的新型多功能生物醫(yī)用材料。但是，由于其表面能低，疏水性強(qiáng)，致使這類材料在與血液接觸時(shí)，會(huì)引發(fā)血漿蛋白在材料表面的粘附風(fēng)險(xiǎn)。因此提高這類材料的生物相容性，對(duì)拓展其在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。尤其在人工心臟瓣膜領(lǐng)域，優(yōu)秀的生物相容性能有效改善瓣膜的使用壽命。
現(xiàn)有的改性方式分為兩類：
第一類是對(duì)苯乙烯嵌段共聚物進(jìn)行共混改性后，再成形使用，這就要求材料在第一步改性進(jìn)行很好的控制，后續(xù)成形使用時(shí)也要保證加工過(guò)程的穩(wěn)定和有效。值得一提的是，引入的共混物可能對(duì)材料成型后的性能產(chǎn)生不利影響，從而影響材料的使用壽命和效果。
第二類是材料成型后，在苯乙烯嵌段共聚物的表面進(jìn)行物理或化學(xué)改性。其中物理改性的代表性應(yīng)用包括退火（包括溶劑退火，熱退火等）、圖案化（如溶劑誘導(dǎo)圖案化），這樣經(jīng)常伴隨著材料表面物理或化學(xué)性質(zhì)的部分變化。退火僅控制材料成型的熱歷史，相對(duì)容易。而圖案化會(huì)改變表面的形貌，會(huì)破壞苯乙烯嵌段共聚物成型時(shí)形成的特定的有益分相結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)改性多使用物理方法（如電暈，等離子體處理）或化學(xué)試劑（如多巴胺）使其表面帶有特定官能基團(tuán)，再引入功能性的基團(tuán)來(lái)改善表面性能，步驟較多。
總起來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)苯乙烯類生物材料進(jìn)行改性的時(shí)候，步驟通常較為復(fù)雜，或者對(duì)于生物材料本身容易造成破壞，因此亟需開(kāi)發(fā)一種新的技術(shù)而簡(jiǎn)化對(duì)于苯乙烯類生物材料的改性過(guò)程。
為解決上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，技術(shù)人員提供一種通過(guò)脫模劑的應(yīng)用而改善其生物相容性的生物材料和制備方法。
這種用于改善本體材料生物相容性的脫模劑，本體材料為嵌段共聚物，脫模劑為由親本體材料段和功能段聚合而成的嵌段共聚物，親本體材料段與所述本體材料的至少一種鏈段結(jié)構(gòu)相同或相似，用于與本體材料物理纏結(jié)；功能段與所述本體材料的鏈段結(jié)構(gòu)不同，用于在所述親本體材料段與本體材料物理纏結(jié)后，降低所述本體材料的表面張力和提高所述本體材料的生物相容性。
改善生物相容性的聚苯乙烯類生物材料的制備步驟：
步驟1：注塑模具內(nèi)施加所述脫模劑；
步驟2：通過(guò)注塑機(jī)在注塑模具內(nèi)注入聚苯乙烯類本體材料；
步驟3：脫模完成注塑成型，且脫模劑附著固定在聚苯乙烯類本體材料上。
注塑模具內(nèi)涂布脫模劑，涂布的方式為下列方式中的一種：噴涂、浸涂、刷涂；
涂布厚度為5μm以下，1μm以下更佳，以避免成型過(guò)程中由于溶體的流動(dòng)，導(dǎo)致在模具上的囤積；
根據(jù)注塑時(shí)的熔體流動(dòng)方向，逐漸降低脫模劑的厚度；即越靠近注塑口位置，脫模劑厚度越大，以減輕由于溶體流動(dòng)拖曳脫模劑，導(dǎo)致注塑最后階段表面脫模劑不足的情況；
注塑過(guò)程中，本體材料與脫模劑接觸時(shí)，溫度至少要高于脫模劑中親本體材料段部分玻璃化轉(zhuǎn)變溫度100℃以上，此時(shí)，本體材料和脫模劑處于熔融狀態(tài)，脫模劑的親本體材料段與本體材料中具有相同或相似鏈段結(jié)構(gòu)的鏈段產(chǎn)生物理纏結(jié)；
注塑過(guò)程中，模具溫度在80—100℃范圍內(nèi)，保壓時(shí)間在3—6s范圍內(nèi)，保證材料成型效果，同時(shí)保證脫模劑有效轉(zhuǎn)移至材料表面，即脫模劑的親本體材料段能與本體材料中具有相同或相似鏈段結(jié)構(gòu)的鏈段物理纏結(jié)地更加充分，結(jié)合力更高；且該過(guò)程中，由于脫模劑的功能段與本體材料地任何一種鏈段均不相同或相似，因此，功能段不會(huì)與本體材料發(fā)生纏結(jié)。
注塑過(guò)程中，溶體流動(dòng)速度要求0.3cm 3/s至1cm 3/s范圍內(nèi)，一方面避免過(guò)低流動(dòng)速度時(shí)，由于熔體流動(dòng)導(dǎo)致的脫模劑不均勻，一方面保證材料成型效果及力學(xué)性能。
最后，將所述注塑模具以15℃/min-20℃/min的冷卻速率冷卻至30℃-50℃，使得本體材料和脫模劑冷卻至低于玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度；打開(kāi)注塑模具，脫模完成注塑成型，脫模劑附著固定在聚苯乙烯類本體材料上，即如圖1所示，脫模劑的親本體材料段物理纏結(jié)于本體材料上，脫模劑的功能段通過(guò)化學(xué)鍵與親本體材料段結(jié)合，并通過(guò)親本體材料段懸掛于本體材料的表面，從而為本體材料提供更低的表面張力和更高的生物相容性。
結(jié)論：
1.脫模劑通過(guò)親本體材料段和功能段嵌段共聚的方式，使得功能助劑經(jīng)親本體材料段牢固地懸掛在本體材料表面。
2.將功能助劑以脫模劑的形式使用，避免了二次加工。
3.將功能助劑以脫模劑的形式使用，可以保證苯乙烯嵌段共聚物本體材料成型工藝不受影響，從而不影響苯乙烯嵌段共聚物成型過(guò)程中的結(jié)構(gòu)，保證優(yōu)異的機(jī)械性能。