本发明属于医疗器械
技术领域：
，尤其涉及一种低温热塑板材及其制备方法。
背景技术：
：在放射治疗过程中，为了实现肿瘤病人的辅助定位及固定，减少患者体位移动产生的对正常组织的不必要损伤，提高局部病灶对射线的吸收，需要用到放疗定位膜。临床处理各种骨折及骨科手术后的患者需进行外固定，普通石膏等材料虽然作为骨科外固定材料使用多年，但其舒适性差、不透气、不透x射线、易破损。近来一种强度高，柔软舒适，透x射线，便于观察骨骼愈合情况，且可随时拆卸的骨折固定板在市场上广为流通，深受患者喜爱。以上放疗定位膜与骨折固定板其实质均是一种低温热塑板，由具有形状记忆功能的新型功能型医用材料制成。使用时，将板材放入一定温度的恒温水浴槽中，保持一定的时间，低温热塑板材完全软化，取出迅速擦干表面水分，在不同部位塑形，保持应力，冷却至室温，应力被冻结，从而完成塑形。低温热塑材料要求具有形状记忆功能，一次塑形不完美或随着骨折患者恢复，需要改变固定部位时，将其重新置入恒温水浴中，其能够恢复初始形状，从而再次塑形。目前低温热塑板材基本使用聚己内酯(pcl)作为单一的聚合物主体材料，加入交联剂、润滑剂等小分子物质制成。pcl虽然软化温度低，可在人体耐受的温度下进行任意塑形，但由于其自身柔韧性好，强度较低，在某些承力应用场合，如下肢骨折固定等情形下则力学强度略显不足。另外，其收缩力较大，导致患者舒适度下降。为了解决强度不足和易收缩的问题，现均采用加入无机填料如碳酸钙、二氧化硅等的方法。但无机填料难以在pcl中均匀分散会导致材料的不均一性和局部力学强度的下降。技术实现要素：有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种强度较高、不易收缩变形且固定效果好的低温热塑板材及其制备方法。本发明提供了一种低温热塑板材，由以下组分经辐照处理形成，包括：聚己内酯80～95重量份；聚乳酸5～20重量份；偶联剂2～4重量份。优选的，所述偶联剂为二异氰酸酯类偶联剂。优选的，所述二异氰酸酯类偶联剂选自异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯与赖氨酸二异氰酸酯中的一种或多种。本发明还提供了一种低温热塑板材的制备方法，包括：a)将80～95重量份的聚己内酯、5～20重量份的聚乳酸与2～4重量份的偶联剂经熔融反应共混挤出后，进行辐照处理，得到低温热塑板材。优选的，所述熔融反应共混的温度为100℃～180℃；所述熔融反应共混挤出的速度为30～100rpm。优选的，所述辐照处理采用高能电子束或伽马射线进行。优选的，所述辐照处理的剂量为50～200kgy。优选的，所述步骤a)具体为：将聚己内酯进行烘干处理，得到烘干后的聚己内酯；将聚乳酸进行烘干处理，得到烘干后的聚乳酸；将80～95重量份烘干后的聚己内酯、5～20重量份烘干后的聚乳酸与2～4重量份偶联剂经熔融反应共混挤出后，进行辐照处理，得到低温热塑板材。优选的，所述聚己内酯烘干处理的温度与聚乳酸烘干处理的温度各自独立地为40℃～55℃；聚己内酯烘干处理的时间与聚乳酸烘干处理的时间各自独立地为4～6h。本发明提供了一种低温热塑板材，由以下组分经辐照处理形成，包括：聚己内酯80～95重量份；聚乳酸5～20重量份；偶联剂2～4重量份。与现有技术相比，本发明提供的低温热塑板材的主体材料中引入了高模量的聚乳酸，使得到的低温热塑板材强度更高，且回缩、变形程度较小，固定效果也更好，舒适感更强，同时该低温热塑板材采用了化学偶联的方式，使聚乳酸与聚己内酯材料的相容性进一步提高，整个体相结构中，两者分布均匀，保证了板材各个部位力学强度一致；再者聚乳酸较聚己内酯降解速率更快，从而使板材废弃之后降解速率更快，更环保。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。本发明提供了一种低温热塑板材，由以下组分经辐照处理形成，包括：聚己内酯80～95重量份；聚乳酸5～20重量份；偶联剂2～4重量份。其中，本发明中优选为高分子量聚己内酯；所述聚己内酯的分子量优选为30000～80000g/mol；在本发明提供的一些实施例中，所述聚己内酯的含量优选为95重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述聚己内酯的含量优选为80重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述聚己内酯的含量优选为88重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述聚己内酯的含量优选为90重量份。本发明中所述聚乳酸的分子量优选为10000～50000g/mol，更优选为20000～50000g/mol；本发明采用偶联的方式加入少量聚乳酸可以提高聚己内酯主体材料的模量，与聚己内酯相比，聚乳酸模量高出很多，能更好地固定形状、减少回缩和变形，且其降解速率更高，降解周期短。但由于聚乳酸软化点较高，会提高使用中低温热塑板材的软化透明温度，不适宜人体直接使用，因此其添加量不能过高；在本发明提供的一些实施例中，所述聚乳酸的含量优选为5重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述聚乳酸的含量优选为20重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述聚乳酸的含量优选为12重量份；在本发明提供另一些实施例中，所述聚乳酸的含量优选为10重量份。本发明中优选采用对人体和环境友好的二异氰酸酯类偶联剂，更优选为异氟尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)与赖氨酸二异氰酸酯(ldi)中的一种或多种；在本发明提供的一些实施例中，所述偶联剂的含量优选为2重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述偶联剂的含量优选为4重量份；在本发明提供的一些实施例中，所述偶联剂的含量优选为3.2重量份；在本发明提供的另一些实施例中，所述偶联剂的含量优选为2.8重量份。按照本发明，所述聚己内酯与聚乳酸为低温热塑板材的主体材料，两者的总含量优选为100重量份；所述偶联剂的质量优选为聚己内酯与聚乳酸总质量的2％～4％。所述低温热塑板材的厚度优选为1～6mm。本发明提供的低温热塑板材的主体材料中引入了高模量的聚乳酸，使得到的低温热塑板材强度更高，且回缩、变形程度较小，固定效果也更好，舒适感更强，同时该低温热塑板材采用了化学交联的方式，使聚乳酸与聚己内酯材料的相容性进一步提高，整个体相结构中，两者分布均匀，保证了板材各个部位力学强度一致；再者聚乳酸较聚己内酯降解速率更快，从而使板材废弃之后降解速率更快，更环保。本发明还提供了一种上述低温热塑板材的制备方法，包括：a)将80～95重量份的聚己内酯、5～20重量份的聚乳酸与2～4重量份的偶联剂经熔融反应共混挤出后，进行辐照处理，得到低温热塑板材。按照本发明，所述聚己内酯优选先进行烘干处理，得到烘干后的聚己内酯；所述烘干处理的温度优选为40℃～55℃；所述烘干处理的时间优选为4～6h；所述聚乳酸优选先进行烘干处理，得到烘干后的聚乳酸；所述烘干处理的温度优选为40℃～55℃；所述烘干处理的时间优选为4～6h。将烘干后的聚己内酯、烘干后的聚乳酸与偶联剂优选先混合，然后经熔融反应共混挤出后，进行辐照处理，得到低温热塑板材；所述混合的时间优选为5～20min，更优选为10～15min；所述混合优选在高速搅拌机中进行；所述熔融共混的温度优选为100℃～180℃；所述熔融反应共混挤出的速度优选为30～100rpm；所述熔融反应共混挤出优选在挤出机中进行，更优选在双螺杆挤出机中进行；所述挤出机沿加料口至口模方向的温度优选为100℃～180℃；口模温度优选为135℃～150℃；所述辐照处理的方法为本领域技术人员熟知的方法即可，并无特殊的限制，本发明中优选采用高能电子束或伽玛射线进行辐照；所述辐照处理的剂量优选为50～200kgy；在本发明提供的一些实施例中，所述辐照处理的剂量优选为50kgy；在本发明提供的一些实施例中，所述辐照处理的剂量优选为100kgy；在本发明提供的一些实施例中，所述辐照处理的剂量优选为150kgy；在本发明提供的一些实施例中，所述辐照处理的剂量优选为200kgy。本发明提供的低温热塑板材制备工艺简单，成本低，可用于放疗过程中体位固定、骨折患者外固定及关节部位矫形等领域。为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种低温热塑板材及其制备方法进行详细描述。以下实施例中所用的试剂均为市售。实施例1将95重量份聚己内酯(mn＝50000g/mol)，5重量份聚乳酸(mn＝30000g/mol)于50℃干燥4h，加入2重量份异佛尔酮二异氰酸酯，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融反应挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为110～160℃，口模温度为135℃，以80rpm转速进行熔融反应共混，挤出得到厚度为2.4mm的板材；用50kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将实施例1中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。实施例2将80重量份聚己内酯(mn＝30000g/mol)，20重量份聚乳酸(mn＝20000g/mol)于50℃干燥4h，加入4重量份异佛尔酮二异氰酸酯，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融反应挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为130～180℃，口模温度为150℃，以100rpm转速进行熔融反应共混，得到厚度为3.2mm的板材；用200kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将实施例2中得到的低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。实施例3将88重量份聚己内酯(mn＝80000g/mol)，12重量份聚乳酸(mn＝50000g/mol)于50℃干燥4h，加入3.2重量份二环己基甲烷二异氰酸酯，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融反应挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为120～165℃，口模温度为140℃，以100rpm转速进行熔融反应共混挤出，得到厚度为3.2mm的板材；用100kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将实施例3中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。实施例4将90重量份聚己内酯(mn＝60000g/mol)，10重量份聚乳酸(mn＝25000g/mol)于50℃干燥4h，加入2.8重量份赖氨酸二异氰酸酯，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融反应挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为115～160℃，口模温度为140℃，以100rpm转速进行熔融反应挤出，得到厚度为3.2mm的板材；用200kgy的剂量进行伽马射线辐照，得到低温热塑板材。将实施例4中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。实施例5将95重量份聚己内酯(mn＝50000g/mol)，5重量份聚乳酸(mn＝30000g/mol)于50℃干燥4h，加入2重量份异佛尔酮二异氰酸酯，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融反应挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为110～160℃，口模温度为135℃，以100rpm转速进行熔融反应挤出，得到厚度为2.4mm的板材；用150kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将实施例5中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。实施例6将95重量份聚己内酯(mn＝50000g/mol)，5重量份聚乳酸(mn＝30000g/mol)于50℃干燥4h，加入2重量份赖氨酸二异氰酸酯，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融反应挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为110～160℃，口模温度为135℃，以80rpm转速进行熔融反应挤出，得到厚度为2.0mm的板材；用100kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将实施例6中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。对比例1将聚己内酯(mn＝60000g/mol)于50℃干燥4h，然后加入到双螺杆挤出机中挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为100～150℃，口模温度为130℃，以80rpm转速进行挤出，得到厚度为2.4mm的板材；用50kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将对比例1中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。对比例2将聚己内酯(mn＝40000g/mol)于50℃干燥6h，然后加入到双螺杆挤出机中挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为100～150℃，口模温度为130℃，以60rpm转速进行挤出，得到厚度为2.4mm的板材；用200kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将对比例2中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。对比例3将95重量份聚己内酯(mn＝50000g/mol)，5重量份聚乳酸(mn＝30000g/mol)于50℃干燥4h，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为110～160℃，口模温度为135℃，以80rpm转速进行熔融共混挤出，得到厚度为2.4mm的板材；用100kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将对比例3中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。对比例4将80重量份聚己内酯(mn＝30000g/mol)，20重量份聚乳酸(mn＝20000g/mol)于50℃干燥4h，于高速搅拌机中搅拌10min使其混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出。设定挤出机沿加料口至口模方向温度为130～180℃，口模温度为150℃，以100rpm转速进行熔融共混挤出，得到厚度为3.2mm的板材；用200kgy的剂量进行电子束辐照，得到低温热塑板材。将对比例4中所得低温热塑板材进行弹性模量、形变回复率及收缩力测试，所得结果列于表1中。表1低温热塑材料的弹性模量、收缩力和形变回复率弹性模量(mpa)形变回复率(％)收缩力(n)对比例1252±491.0±0.355.0±1.0对比例2265±593.3±0.253.8±0.9对比例3275±2891.3±0.449.0±5.3对比例4290±2592.0±0.448.2±4.9实施例1375±298.3±0.233.0±1.3实施例2525±399.4±0.225.1±1.0实施例3400±397.8±0.233.3±1.1实施例4375±299.3±0.129.2±1.2实施例5368±397.9±0.232.4±1.2实施例6395±294.1±0.242.1±1.1由上表可见，较纯聚己内酯型低温热塑材料，本发明提供的低温热塑板材的弹性模量有明显提高，收缩力下降，较聚己内酯/聚乳酸物理共混材料，本发明材料各部分均匀度更好，缺陷少。弹性模量的提高会使得固定强度更高，避免骨折固定板的变形以至于骨错位，有利于骨折患者的康复，收缩力减小可增强患者的舒适感。当前第1页12