一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜及制备工艺的制作方法

本发明涉及内植入医疗器械产品的
技术领域：
，尤其涉及一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜及制备工艺。
背景技术：
：硬脑膜是覆盖在大脑和脑颈上一层坚韧的纤维组织外层。一方面，它可以保护和隔离神经组织，另一发面，它可以作为一层防渗透膜包含着脑脊髓液。当硬脑膜在外界创伤或者外科手术时需要去除某部分硬脑膜，对其修复和重建是非常有必要的。目前，有很多材料被用来作为硬脑膜修复、重建补片，比如病人自体的组织或者动物组织及不同种类的合成材料。作为硬脑膜修复或者重建的替代物必须具备以下特点：无毒、生物相容性佳、与人体不发生免疫、无异物反应、无病传染的风险、防渗透、无黏连、便于使用、自封性、舒适、柔软、原料来源广泛。聚四氟乙烯具有良好耐高低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、耐气候、不粘附、无毒害。一旦聚四氟乙烯经过特殊的拉伸工艺以后，即膨化，俗称膨体聚四氟乙烯（e-PTFE），其内部结构会形成由“纤维”和“结点”组成的网状结构，从而赋予其具有良好的柔软性。另外，膨体聚四氟乙烯亦具有良好的生物相容性、耐生物老化性，因此是一种优异的人工硬脑膜替代品。作为人工硬脑膜替代品，不但要满足使病人无明显异物感外，即赋予其足够的柔软性，还要满足良好的抗菌、防粘作用，而这些特性，我们恰恰可以通过控制“纤维”和“结点”的微观尺寸得到实现。生物学表明，一般常见的细菌尺寸，见表1。表1常见细菌的尺寸大小菌名直径或宽ⅹ长度（µm）乳链球菌（Streptococcuslactis）0.5-1金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）0.8-1最大八叠球菌（Sarcinamaxima）4-4.5大肠杆菌（Escherichiacoli）0.5ⅹ(1-3)伤寒沙门氏菌（Salmonellatyphi）(0.6-0.7)ⅹ(2-3)枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）(0.8-1.2)ⅹ(1.2-3)炭疽芽孢杆菌（Bacillusanthracis）(1-1.5)ⅹ(4-8)德氏乳细菌（Lactobacteriumdelbruckii）(0.4-0.7)ⅹ(2.8-7)霍乱弧菌（Vibriocholerae）(0.3-0.6)ⅹ(1-3)迂回螺菌（Spirillumvolutans）(1.5-2)ⅹ(10-20)从表1中可以看出，一般常见细菌的直径或宽度基本在0.5-1μm左右，这意味着“结点”与“纤维”形成的孔径尺寸要维持在0.1-1μm左右，才可以防止细菌的侵入并寄生，从而起到抗菌的效果。另外，常见的人体组织细胞尺寸，见表2。表2常见的组织细胞直径菌名直径/µm单核细胞14-25大淋巴细胞13-20中淋巴细胞9-20小淋巴细胞5-8嗜酸性粒细胞10-15中性粒细胞10-20嗜碱性粒细胞10-20巨噬细胞14-17成纤维细胞≈20白细胞7-20从表2可以看出，常见组织细胞的直径在5-20μm左右，即满足膨体聚四氟乙烯的孔径尺寸在5μm以下，任何组织细胞均无法穿过孔径，从而起到防粘的效果。因此，为了得到抗菌、防粘的膨体聚四氟乙烯人工硬脑膜修补片，孔径必须控制在0.1-1μm左右即可满足要求。文献表明（岳献芳,王立,周峰.颅内压变化引起的颅骨表面应变分析[J].北京科技大学学报，2006，12:1143-1151.），成年人的正常颅内压平均值约为3.62kPa，所以要求人工硬脑膜要有超厚的特点。综上，研发一种抗菌、防粘、微孔、超厚膨体聚四氟乙烯人工硬脑膜及制备工艺，显得格外重要。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有的人工硬脑膜抗菌、防粘性能较差以及厚度较薄的缺陷。为了解决上述技术问题，本提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜，所述硬脑膜由聚四氟乙烯与助挤剂混合制成，所述硬脑膜的厚度为0.25-1mm，微孔孔径为0.1-1μm。进一步地，所述聚四氟乙烯的质量百分含量为60-80%，优选为70-75%，所述助挤剂的质量百分含量为20-40%，优选为25-30%；所述聚四氟乙烯的采用的牌号为大金F104、大金F106、大金F302、旭硝子CD123、旭硝子CD-1、Teflon600A、Teflon601A、Teflon610A、Teflon65A等。进一步地，所述聚四氟乙烯为分散型聚四氟乙烯，所述助挤剂为异构烷烃类溶剂油，所述助挤剂的种类为Isopar-C、Isopar-L、Isopar-M、Isopar-H、Isopar-M。本发明还公开了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜制备工艺，包括以下步骤，S1、混料：将聚四氟乙烯与助挤剂按一定比例混合；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在30-60℃陈化8-24h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出,挤出过程中的压缩比为20-50，挤出温度为40-60℃，挤出压力为1-4Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在200-250℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为150-250℃，纵向拉伸速率为300-600%/sec，纵向拉伸倍率为2-6倍；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为150-250℃，横向拉伸速率为250-500%/sec，横向拉伸倍率为2-6倍；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在330-380℃烧结0.5-10min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜。进一步地，所述步骤S1中的所述聚四氟乙烯的质量百分含量为60-80%，优选为70-75%，所述助挤剂的质量百分含量为20-40%，优选为25-30%。进一步地，所述聚四氟乙烯为分散型聚四氟乙烯，所述聚四氟乙烯的采用的牌号为大金F104、大金F106、大金F302、旭硝子CD123、旭硝子CD-1、Teflon600A、Teflon601A、Teflon610A、Teflon65A等，所述助挤剂为异构烷烃类溶剂油，所述助挤剂的种类为Isopar-C、Isopar-L、Isopar-M、Isopar-E、Isopar-G、Isopar-H。进一步地，所述步骤S4中的所述聚四氟乙烯基带的厚度为0.5-1.5mm，宽度为8-15cm。进一步地，在所述步骤S4中的压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为1-4m/min。进一步地，所述步骤S8中得到的所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的厚度为0.25-1mm，微孔孔径为0.1-1μm。本发明的膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜及制备工艺，具有如下有益效果：1、本发明在挤出过程中采用较小的压缩比（20-50），使得挤出产物的密度较小，便于在后续的压延和拉伸过程中得到微观尺寸为0.1-1μm的“纤维”和“节点”，另一方面，小的压缩比，可以大大降低挤出机的体积和制造成本，节约资源。2、挤出和压延过程后，本发明采用特殊的双向拉伸工艺，将“纤维”和“结点的微观尺寸控制在0.1-1μm，该尺寸小于细菌直径或宽度，可以防止细菌的侵入并寄生，从而起到抗菌的效果，同时，任何组织细胞均无法穿过孔径，从而起到防粘的效果。3、本发明制得的人工硬脑膜的厚度为0.25-1mm，可以很好地抵抗颅内压力。4、本发明以聚四氟乙烯与助挤剂为原料，经过混料、陈化、糊状挤出、压延、脱脂、双向拉伸和烧结工艺，最终制得人工硬脑膜，其工艺简单，操作方便的优点。附图说明为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是聚四氟乙烯纵向拉伸后的2000倍的SEM图；图2是聚四氟乙烯纵向拉伸后的200倍的SEM图；图3是聚四氟乙烯经过双向拉伸的2000倍的SEM图；图4是聚四氟乙烯经过双向拉伸的500倍的SEM图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明要具有防粘、抗菌和超厚的特性，则微孔的孔径要小，其难点在于得到“结点”和“纤维”的微观尺寸在0.1-1μm，为了得到“结点”和“纤维”的微观尺寸在0.1-1μm，需要做到以下三点：（1）在挤出工艺中，采用较小的压缩比，因为小压缩比使得挤出产物的密度较小，该小密度的产物，在后续的压延和拉伸过程中容易形成较小的微观尺寸；（2）在纵向拉伸过程当中，拉伸温度不能太高，拉伸速率压要快，这样才能保证“结点”和“纤维”尺寸足够小；（3）现有的工业用膜厚度基本在0.005-0.05mm，但即使该厚度的膜可归属于三类医疗器械产品，也不能很好地抵抗颅内压力，因此本发明要求膜的厚度在0.25-1mm，而膜的厚度越厚，力传导越不均匀，为了克服这一缺陷，在拉伸过程当中，拉伸应力应当能够在薄膜中得到快速传递，才能制备厚度较为均匀的厚制品，因此要求拉伸温度相对较低，拉伸速率要快。综上，本发明对挤出工艺和拉伸工艺要求比较高，要求挤出机具有相对较低的压缩比（20-50）；要求相对较低的纵向拉伸温度（150-250℃），相对较快的纵向拉伸速率（300-600%/sec），相对较小的纵向拉伸倍率（2-6）；在纵向拉伸的基础上，进行横向拉伸，横向拉伸具有相对较低的横向拉伸温度（150-220℃），相对较快的横向拉伸速率（250-500%/sec），相对较小的横向拉伸倍率（2-6），横向拉伸后结点”出现了类似于“岛状”结构，并且“岛”与“岛”之间由“纤维”连接而成。本发明的聚四氟乙烯为分散型聚四氟乙烯，牌号为大金F104、大金F106、大金F302、旭硝子CD123、旭硝子CD-1、Teflon600A、Teflon601A、Teflon610A、Teflon65A等；本发明的助挤剂为异构烷烃类溶剂油，所述助挤剂的种类为Isopar-C、Isopar-L、Isopar-M、Isopar-E、Isopar-G、Isopar-H。实施例1S1、混料：将质量分数为70%的Teflon601A牌的聚四氟乙烯与质量分数为30%的异构烷烃类溶剂油Isopar-L混合均匀；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在50℃陈化12h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出，挤出过程中的压缩比为30，挤出温度为50℃，挤出压力为3Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带，所述聚四氟乙烯基带的厚度为1.2mm，宽度为12cm，压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为3m/min；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在220℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为170℃，纵向拉伸速率为500%/sec，纵向拉伸倍率为6倍；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为170℃，横向拉伸速率为500%/sec，横向拉伸倍率为6倍；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在360℃烧结6min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的样品1。实施例2本发明提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜，所述硬脑膜由原料牌号为大金F106的聚四氟乙烯与异构烷烃类溶剂油Isopar-C混合制成。本发明还提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜制备工艺，包括以下步骤，S1、混料：将质量分数为75%的大金F106牌聚四氟乙烯与质量分数为25%的Isopar-C混合均匀；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在35℃陈化12h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出，挤出过程中的的压缩比为50，挤出温度为50℃，挤出压力为4Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带，所述聚四氟乙烯基带的厚度为0.8mm，宽度为11cm，压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为2m/min；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在225℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为230℃，纵向拉伸速率为300%/sec，纵向拉伸倍率为4倍；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为230℃，横向拉伸速率为300%/sec，横向拉伸倍率为4倍；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在380℃烧结5min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的样品2。实施例3本发明提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜，所述硬脑膜由原料牌号为大金F106的聚四氟乙烯与异构烷烃类溶剂油Isopar-C混合制成。本发明还提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜制备工艺，包括以下步骤，S1、混料：将质量分数为74%的大金F104牌聚四氟乙烯与质量分数为26%的Isopar-L混合均匀；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在30℃陈化24h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出，挤出过程中的压缩比为40，挤出温度为40℃，挤出压力为1Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带，所述聚四氟乙烯基带的厚度为0.5mm，宽度为8cm，压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为1m/min；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在200℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为170℃，纵向拉伸速率为300%/sec，纵向拉伸倍率为4倍；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为170℃，横向拉伸速率为300%/sec，横向拉伸倍率为4倍；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在330℃烧结10min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的样品3。实施例4本发明提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜，所述硬脑膜由原料牌号为Teflon610A牌的聚四氟乙烯与异构烷烃类溶剂油Isopar-M混合制成。本发明还提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜制备工艺，包括以下步骤，S1、混料：将质量分数为70%的旭硝子CD123牌聚四氟乙烯与质量分数为30%的Isopar-M混合均匀；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在60℃陈化8h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出，挤出过程中的压缩比为20，挤出温度为60℃，挤出压力为2Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带，所述聚四氟乙烯基带的厚度为1.5mm，宽度为15cm，压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为4m/min；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在250℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为230℃，纵向拉伸速率为300%/sec，纵向拉伸倍率为3倍，纵向拉伸后，产品的形貌图如图1和图2所示；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为230℃，横向拉伸速率为300%/sec，横向拉伸倍率为3倍，横向拉伸后，产品的形貌如图3和图4所示；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在350℃烧结5min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的样品4。实施例5本发明提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜，所述硬脑膜由原料牌号为旭硝子CD-1的聚四氟乙烯与异构烷烃类溶剂油Isopar-M混合制成。本发明还提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜制备工艺，包括以下步骤，S1、混料：将质量分数为70%的旭硝子CD-1牌的聚四氟乙烯与质量分数为30%的异构烷烃类溶剂油Isopar-M混合均匀；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在40℃陈化15h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出，挤出过程中的压缩比为30，挤出温度为30℃，挤出压力为3Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带，所述聚四氟乙烯基带的厚度为1mm，宽度为10cm，压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为3m/min；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在230℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为230℃，纵向拉伸速率为500%/sec，纵向拉伸倍率为3倍；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为230℃，横向拉伸速率为500%/sec，横向拉伸倍率为3倍；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在360℃烧结6min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的样品5。实施例6本发明提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜，所述硬脑膜由原料牌号为Teflon601A的聚四氟乙烯与异构烷烃类溶剂油Isopar-L混合制成。本发明还提供了一种膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜制备工艺，包括以下步骤，S1、混料：将质量分数为70%的Teflon601A牌的聚四氟乙烯与质量分数为30%的异构烷烃类溶剂油Isopar-L混合均匀；S2、陈化：将步骤S1中得到的混料在40℃陈化15h；S3、糊状挤出：将所述步骤S2中的产物送至挤出机中挤出，挤出过程中的压缩比为30，挤出温度为30℃，挤出压力为2Mpa；S4、压延：将所述步骤S3中的产物送至压延机中压延，得到聚四氟乙烯基带，所述聚四氟乙烯基带的厚度为1mm，宽度为10cm，压延过程中，所述压延机的两辊筒的速度为3m/min；S5、脱脂：将所述步骤S4中得到的聚四氟乙烯基带在230℃下进行脱脂处理；S6、纵向拉伸：将所述步骤S5的产物进行纵向拉伸处理，纵向拉伸温度为230℃，纵向拉伸速率为300%/sec，纵向拉伸倍率为2倍；S7、横向拉伸：将所述步骤S6中的产物进行横向拉伸处理，横向拉伸温度为230℃，横向拉伸速率为300%/sec，横向拉伸倍率为2倍；S8、烧结：将所述步骤S7中的产物在360℃烧结6min，即得所述膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜的样品5。对实施例1-6中的样品进行纵向拉伸后结点和纤维在纵向方向尺寸和双向拉伸后结点和纤维尺寸进行了测试，其测试结果见表3，从表3中可以看出，本实施例中的所有样品的微孔孔径均为0.1-1μm，厚度均为0.25-1mm，使得制备的人工硬脑膜具有抗菌、防粘和超厚的特点。表3不同拉伸工艺条件下结点与纤维的尺寸分布压缩比纵向拉伸温度，℃纵向拉伸倍率纵向拉伸速率，%/sec横向拉伸温度，℃横向拉伸倍率横向拉伸速率，%/sec纵向拉伸后结点和纤维纵向尺寸，μm双向拉伸后结点和纤维尺寸，μm厚度，mm样品130170650017065000.45-10.5-10.25样品250230430023043000.2-10.4-10.25样品340170430017043000.1-10.1-10.25样品420230330023033000.3-0.90.35-10.30样品530230350023035000.1-0.80.07-0.50.36样品630230230023023000.02-0.080.03-0.060.41本发明的膨胀体聚四氟乙烯人工硬脑膜及制备工艺，具有如下有益效果：1、本发明在挤出过程中采用较小的压缩比（20-50），使得挤出产物的密度较小，便于在后续的压延和拉伸过程中得到微观尺寸为0.1-1μm的“纤维”和“节点”，另一方面，小的压缩比，可以大大降低挤出机的体积和制造成本，节约资源。2、挤出和压延过程后，本发明采用特殊的双向拉伸工艺，将“纤维”和“结点的微观尺寸控制在0.1-1μm，该尺寸小于细菌直径或宽度，可以防止细菌的侵入并寄生，从而起到抗菌的效果，同时，任何组织细胞均无法穿过孔径，从而起到防粘的效果。3、本发明制得的人工硬脑膜的厚度为0.25-1mm，可以很好地抵抗颅内压力。4、本发明以聚四氟乙烯与助挤剂为原料，经过混料、陈化、糊状挤出、压延、脱脂、双向拉伸和烧结工艺，最终制得人工硬脑膜，其工艺简单，操作方便的优点。以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。当前第1页1 2 3