本发明属于医疗新材料领域，涉及一种用于聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙、丙烯酸酯、聚醚醚酮等材料制作的医疗器械，如导尿管、输尿管支架、导丝、造影导管、内窥镜检查鞘管、球囊导管、引流管、中心静脉导管等表面的亲水超滑涂层的制备方法
背景技术：
医疗器械表面涂覆功能性涂层，使医疗器械获得亲水、润滑、抗菌、抗凝血、抗组织增生等性能已是提高医疗器械功效、减轻病人不适、增强治疗效果、降低感染率的重要技术方案。而随着医疗技术的进步，大量经过医疗涂层表面改性拥有超滑、抗菌、抗凝血、药物控释等功能的穿刺针、导丝、导管、导管鞘、支架、球囊在临床中获得广泛应用，给病人带来了福祉。
在涂层表面改性的医疗器械中，涂覆亲水超滑涂层是最基础的临床应用。如导尿管、血管导管、导丝支架的插入和更换，因表面亲水润滑性涂层的存在，从而降低了表面和血管壁之间的摩擦、提高了生物相容性，使医生治疗更容易操作。在临床应用时，患者痛感急剧降低，而且也大大减少了血管壁破损的风险。此外，亲水超滑涂层已被证明有极佳的生物相容性和抗钙化结垢性能。因此，在医疗器械表面涂覆亲水超滑涂层具有最广泛的临床应用。
能满足临床应用的亲水超滑涂层必须与医疗器械表面粘附性好，不易脱落，生物相容性好；同时湿摩擦系数低，且能循环使用多次，耐擦拭。
目前，主流的用于医疗器械的亲水超滑涂层大多通过热固化和UV固化的方法制备。
采用热固化方法的涂层，通常是将质酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、壳聚糖、聚氧乙烯醚等亲水润滑性聚合物、芳基异氰酸酯和异氰酸酯交联剂、功能助剂，在溶剂中反应，生成具有交联结构的聚氨酯化合物，将亲水润滑性聚合物限制在交联网络中，然后涂覆到医疗器械表面，将溶剂烘干，使表面获得具有持久性的亲水超滑效果。也有的技术方案采用丙烯酸类化合物和相关交联剂、亲水润滑性聚合物反应制备涂层。这种方法的好处在于使用和配制简单，配套的涂覆设备简单，浸涂或喷涂后烘干即可，可同时涂覆医疗器械的内外表面。但缺陷在于亲水润滑性聚合物与交联网络中并没有强有力的吸附力或化学键结合，持久性相对较差，导致很多医疗器械产品仅仅使用一两次就涂层脱落，引起严重副反应。如美国专利US4875287和US20090048537，使用了聚乙烯基吡咯烷酮K90作为亲水润滑组分，然后与聚氨酯胶粘剂用溶剂溶解后混合获得涂层，但这并不能使耐擦拭性能提高。
采用UV固化方法的涂层，通常是将光引发剂、N-乙烯基吡咯烷酮单体、乙烯基吡咯烷酮聚合物、可UV固化的聚氨酯改性丙烯酸酯类化合物、功能助剂，在溶剂中混合均匀，然后涂覆到医疗器械表面，烘干溶剂后，用紫外灯照射一定时间使表面固化获得具有持久性的亲水超滑效果。这种方法的好处在于乙烯基吡咯烷酮单体、乙烯基吡咯烷酮聚合物、聚氨酯改性丙烯酸酯化合物都能够在光引发剂作用下引发聚合反应，最终生成化学键合力强的交联网络，无游离的水溶性物质，使整体涂层的亲水超滑和耐久性都比较优异。这种方法的缺陷在于：引发剂残留问题；对于壁厚的医疗器械以及不透明的器械内部表面，紫外射线无法穿透也无法固化，因此内表面无法涂覆涂层，影响器械的抗钙化结垢性能等，而且只能使用效率较低的喷涂工艺；同时，为了控制涂覆后干涂层厚度，通常会加入溶剂调控，使得涂覆时在干燥挥发溶剂以后才能进行紫外照射，使生产工序和相关设备更为繁琐。如US8163327，就是用溶剂调控UV涂层组合物的黏度，经历了“干燥-UV涂覆工序”才能使医疗器械获得亲水超滑效果。
所以，对现有的涂层技术进行优化改进，特别是提高热固化涂层的持久性和润滑性，对提高器械的治疗效果、提高生产效率具有重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于医疗器械表面的亲水超滑涂层的制备方法，发明基于热固化的方法，合成了一种能够与异氰酸酯、异氰酸酯交联剂形成整体交联结构的乙烯基吡咯烷酮聚合物，制备的涂层拥有持久发挥亲水超滑的优异效果。
本发明制备的亲水超滑涂层特别适用于聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙、丙烯酸酯、聚醚醚酮等极性材料制作的医疗器械，如导尿管、输尿管支架、导丝、造影导管、内窥镜检查鞘管、球囊导管、引流管、中心静脉导管等。
本发明采用的技术方案是：
一种用于医疗器械表面的亲水超滑涂层的制备方法，其特征在于包含以下重量份的原料：5～15质量份的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、0.5～8质量份的异氰酸酯、0.2～8质量份的异氰酸酯交联剂、0.05～0.5质量份的流平剂、73.5～94.25质量份的溶剂A；制备亲水超滑涂层时于常温下按比例先将原料混合均匀并搅拌3～6h后制得涂层组合物，然后将涂层组合物采用浸涂或喷涂方式涂覆在医疗器械表面上，于50～60℃下烘干20～40min制得亲水超滑涂层，使医疗器械产生亲水超滑的效果。
进一步地，所述羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物的制备方法如下，首先在反应容器中倒入30～60质量份的溶剂B，然后将20～50质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、1～10质量份的丙烯酸酯在高位槽A中混合均匀；接着将0.2～2质量份的引发剂与11.5～18.8质量份的相同溶剂在高位槽B中混合均匀；最后在60～80℃的反应温度下，同时开启高位槽A和高位槽B，在2～4h内均匀滴加完毕；当所有原料滴加完毕后，保温反应2h获得羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物。
进一步地，所述溶剂A为四氢呋喃、乳酸甲酯、乳酸乙酯中的任意一种。
进一步地，所述丙烯酸酯带有羟乙酯或羟丙酯官能团。
进一步地，所述丙烯酸酯丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的任意一种。
进一步地，所述的引发剂优选为偶氮引发剂V-601、偶氮引发剂V-50、偶氮引发剂VA-044中的任意一种，其特点是不含腈基，生物相容性好，引发效率高。
进一步地，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯TMXDI、1,4-环己烷二异氰酸酯CHDI、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯TMDI、降冰片烷二异氰酸酯NBDI、二甲基联苯二异氰酸酯TODI、二环己基甲烷二异氰酸酯H12MDI中的任意一种。
进一步地，所述异氰酸酯交联剂为分子量141-5000、官能度2.2-4的聚醚多元醇或蓖麻油多元醇。
进一步地，所述的流平剂为聚醚改性有机硅，如采用BYK Additives&Instruments公司的BYK-373、BYK-375、BYK-377、BYK-300、BYK-306中的任意一种。
进一步地，所述的溶剂A为丙酮、丁酮、四氢呋喃、乳酸甲酯、乳酸乙酯、二异丁基酮中的任意一种。
本发明的有益效果是：
1.本发明技术方案中，羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物与异氰酸酯、异氰酸酯交联剂共同反应，在3-6h的时间内反应完毕，生成化学键合作用的三维网络微交联结构的亲水超滑涂层组合物。
2.本发明制备的亲水超滑涂层组合物，通过浸涂、喷涂工艺涂覆在医疗器械内外表面后，50-60℃烘干20-40min就能在器械表面形成稳定的涂层，实现持久的亲水超滑效果。
3.本发明具有涂覆工艺简单、医疗器械生产效率高、内外多表面均可涂覆、湿摩擦系数低、持久耐用的优点，特别适用于基于聚氯乙烯、聚氨酯、尼龙、丙烯酸酯、聚醚醚酮等极性材料制作的医疗器械。
具体实施方式
为了使本发明的目的及技术方案的优点更加清楚明白，以下结合实例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1-5是羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物的具体合成方法。
实施例1
首先在反应容器中倒入30质量份的四氢呋喃，然后将50质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、1质量份的丙烯酸羟乙酯在高位槽A中混合均匀；接着将0.2质量份的引发剂V-601与18.8质量份的四氢呋喃在高位槽B中混合均匀，最后在60℃的反应温度下，同时开启高位槽A和高位槽B，在4h内均匀滴加完毕；当所有物料滴加完毕后，保温反应2h获得羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物。
实施例2
首先在反应容器中倒入45质量份的乳酸甲酯，然后将40质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、3质量份的丙烯酸羟丙酯在高位槽A中混合均匀；接着将0.5质量份的引发剂V-50与11.5质量份的乳酸甲酯在高位槽B中混合均匀，最后在70℃的反应温度下，同时开启高位槽A和高位槽B，在3h内均匀滴加完毕；当所有物料滴加完毕后，保温反应2h获得羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物。
实施例3
首先在反应容器中倒入50质量份的乳酸乙酯，然后将30质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、5质量份的甲基丙烯酸羟乙酯在高位槽A中混合均匀；接着将1质量份的引发剂V-044与14质量份的乳酸乙酯在高位槽B中混合均匀，最后在80℃的反应温度下，同时开启高位槽A和高位槽B，在2h内均匀滴加完毕；当所有物料滴加完毕后，保温反应2h获得羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物。
实施例4
首先在反应容器中倒入60质量份的四氢呋喃，然后将20质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、7质量份的甲基丙烯酸羟丙酯在高位槽A中混合均匀；接着将1.5质量份的引发剂V-601与11.5质量份的四氢呋喃在高位槽B中混合均匀，最后在70℃的反应温度下，同时开启高位槽A和高位槽B，在3h内均匀滴加完毕；当所有物料滴加完毕后，保温反应2h获得羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物。
实施例5
首先在反应容器中倒入40质量份的乳酸乙酯，然后将30质量份的N-乙烯基吡咯烷酮、10质量份的丙烯酸羟乙酯在高位槽A中混合均匀；接着将2质量份的引发剂V-50与18质量份的乳酸乙酯在高位槽B中混合均匀，最后在60℃的反应温度下，同时开启高位槽A和高位槽B，在4h内均匀滴加完毕；当所有物料滴加完毕后，保温反应2h获得羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物。
实施例6-15是利用实施例1-5合成的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物制备涂层组合物的方法。
实施例6
5质量份的根据实施例1制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、0.5质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、0.2质量份的聚醚多元醇(分子量700，官能度3，Dow公司的Voranol 2070)；0.05质量份的BYK-373；94.25质量份的丙酮；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌3h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例7
8质量份的根据实施例2制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、1质量份的异佛尔酮二异氰酸酯、1质量份的聚醚多元醇(分子量1000，官能度3，Dow公司的Voranol CP-1055)；0.1质量份的BYK-375；89.9质量份的丁酮；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌4h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例8
10质量份的根据实施例3制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、1.5质量份的多亚甲基多苯基多异氰酸酯、2质量份的聚醚多元醇(分子量3000，官能度3，Dow公司的Voranol 3010)；0.2质量份的BYK-377；86.3质量份的四氢呋喃；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌5h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例9
15质量份的根据实施例4制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、3质量份的1.4-环己烷二异氰酸酯、5质量份的聚醚多元醇(分子量5000，官能度3，Dow公司的Voranol CP 1421)；0.5质量份的BYK-300；76.5质量份的乳酸乙酯；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌6h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例10
5质量份的根据实施例5制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、4质量份的1.4-环己烷二异氰酸酯、8质量份的聚醚多元醇(分子量5000，官能度3，Dow公司的Voranol CP 1421)；0.5质量份的BYK-300；82.5质量份的乳酸乙酯；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌6h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例11
15质量份的根据实施例2制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、8质量份的三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、3质量份的聚醚多元醇(分子量800，官能度4，Dow公司的Voranol RA-800)；0.5质量份的BYK-375；73.5质量份的二异丁基酮；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌6h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例12
10质量份的根据实施例3制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、5质量份的降冰片烷二异氰酸酯、1质量份的蓖麻油多元醇(分子量1085，官能度2.2，Vertellus Specialties公司的Polycin GR-50)；0.1质量份的BYK-373；83.9质量份的乳酸乙酯；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌4h后获得亲水超滑涂层组合物。
实施例13
12质量份的根据实施例4制备的羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物、6质量份的二环己基甲烷二异氰酸酯、0.5质量份的蓖麻油多元醇(分子量141，官能度3，Vertellus Specialties公司的Polycin T-400)；0.2质量份的BYK-306；81.3质量份的四氢呋喃；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌3h后获得亲水超滑涂层组合物。
为了更好的说明本发明的效果，参照实施例13的方法，采用不含羟基的聚乙烯基吡咯烷酮K90代替羟基乙烯基吡咯烷酮聚合物，制备对比例1。
对比例1
2质量份的聚乙烯基吡咯烷酮K90、6质量份的二环己基甲烷二异氰酸酯、0.5质量份的蓖麻油多元醇(分子量141，官能度3，Vertellus Specialties公司的Polycin T-400)；0.2质量份的BYK-306；81.3质量份的四氢呋喃；常温下按比例将组合物混合均匀并搅拌3h后获得亲水超滑涂层组合物。
应用实例
将实施例6-13以及对比例1制备的涂层按照浸涂方法的涂覆聚氯乙烯导尿管和外层为聚氨酯套管的导丝。最后在60℃鼓风烘箱中干燥20min。
测试方法：将涂覆涂层后的导管在37℃生理盐水环境中浸泡不同时间。然后洗净导管并干燥，测试不同浸泡时间的湿摩擦系数、水接触角。
同时，通过在模具流延后室温干燥的方法，将涂层溶液制成0.5mm厚、50×50mm尺寸的膜。将其在37℃生理盐水环境中浸泡不同时间，洗净后干燥后测试不同浸泡时间的质量损失率。
相关数据见表1和表2可见实施例6-13制备的涂层效果明显优于对比例，而且亲水润滑效果和耐擦拭性能优异。
表1聚氯乙烯导尿管测试对比数据
表2外层为聚氨酯套管的导丝测试对比数据