用于固体自由形式制造的热塑性聚氨酯组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于医疗装置，组件和应用的固体自由形式制造的组合物和方法，其中组合物包含特别适用于这种方法的热塑性聚氨酯。有用的热塑性聚氨酯衍生自包含第一直链脂族二异氰酸酯和第二脂族二异氰酸酯的多异氰酸酯组分，多元醇组分和(c)增链剂组分。

Thermoplastic polyurethane composition for solid free form manufacture

The invention relates to a composition and method for the free form of solid form for medical devices, components and applications, in which a composition includes a thermoplastic polyurethane especially suitable for this method. The useful thermoplastic polyurethane derives from the polyisocyanate components, polyol components and (c) chain adding components, including the first chain fatty diisocyanate and second fat diisocyanate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于固体自由形式制造的热塑性聚氨酯组合物
本专利技术涉及用于医疗装置、组件和应用的直接固体自由形式制造的组合物和方法。医疗装置、组件和应用可以由适于这种处理的生物相容性热塑性聚氨酯形成。有用的热塑性聚氨酯衍生自(a)至少第一直链脂族二异氰酸酯和第二脂族二异氰酸酯，(b)聚醚多元醇组分和增链剂组分。背景也被称为增材制造(additivemanufacturing)的固体自由形式制造(SFF)是一种技术，其能够通过添加剂形成步骤直接从计算机数据制造任意形状的结构。任何SFF系统的基本操作由将三维计算机模型切片成薄横截面，将结果转换成二维位置数据并将数据提供给以分层方式制造三维结构的控制设备组成。固体自由形式制造牵涉到许多不同的方法，包括三维打印，电子束熔化，立体光刻，选择性激光烧结，层压物体制造，熔融沉积成型等等。这些方法之间的差异在于放置层以创建部件的方式以及所用材料。一些方法，例如选择性激光烧结(SLS)，熔融沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)，熔化或软化材料以产生层。其它方法，如立体光刻(SLA)，固化液体材料。通常，用于热塑性塑料的增材制造使用两种类型的打印方法。在已知为挤出型的第一种方法中，主题材料的细丝和/或树脂(称为“颗粒印刷”)被软化或熔化，然后通过机器分层沉积以形成期望的物体。挤出型方法被称为熔融沉积成型(FDM)或熔丝制造(FFF)。在挤出方法中，将热塑性树脂或热塑性长丝束供应给喷嘴头，其加热热塑性塑料并打开和关闭流动。该部件通过挤压小珠材料而硬化形成层来构造。第二种方法是粉末或颗粒类型，其中粉末沉积在颗粒床中，然后通过选择性熔合或熔化而熔合到前一层。该技术通常使用高功率激光熔合部分层。在处理每个横截面后，粉末床下降。然后施加新的粉末材料层，重复这些步骤直到部件完全构建。通常，设计机器使得能够将散装粉末床材料预热至略低于其熔点。这减少了激光将选定区域的温度升高到熔点的能量和时间。与挤出方法不同，颗粒或粉末方法使用未熔合的介质来支撑正在生产的部件中的凸起或凸缘以及薄壁。这样可以减少或消除临时支撑件在构建零件时的需要。具体方法包括选择性激光烧结(SLS)，选择性加热烧结(SHS)和选择性激光熔化(SLM)。在SLM中，激光完全熔化粉末。这允许以分层方法形成部件，其将具有类似于传统制造部件的机械性能。另一种粉末或颗粒方法利用喷墨印刷系统。在这种技术中，通过在部件的横截面上使用类似喷墨的工艺在一层粉末的顶部上印刷粘合剂来分层地创建零件。加入另一层粉末，重复该过程，直到每层都被印刷完毕。目前用于医疗装置和应用的固体自由形式制造集中在间接制造上，例如随后用材料填充的模具的印刷或者模制印刷，然后在其上模制热成形装置；或用于涉及可视化，演示和机械原型的医学应用，例如在基于3D打印原型执行程序之前，可以对预期结果进行建模。因此，SFF以最少的工具和人力投资便于快速制造功能原型。这种快速成型设计缩短了产品开发周期，并通过向设计师提供快速有效的反馈来改进设计过程。为了评估设计的各个方面，例如美学，装配，组装等，SFF也可以用于快速制造非功能部件，例如模型等。目前用于医疗应用的增材制造中的材料通常包括ABS，尼龙，聚碳酸酯，PEEK，聚己内酯，聚乳酸(PLA)，聚-L-乳酸(PLLA)和光聚合物/固化液体材料。由于缺乏生物相容性或长期生物耐久性，这些材料中的一些限于体外应用，例如原型，模具，手术计划和解剖模型。另外，所有这些材料都是非弹性的，因此缺乏弹性体的性能和优点。考虑到热塑性聚氨酯提供的吸引人的性能组合以及使用更常规的制造手段制造的各种各样的制品，期望识别和/或开发非常适合于医疗装置和组件，手术计划和医疗应用的直接固体自由形式制造的热塑性聚氨酯。概述所公开的技术提供了一种医疗装置或组件，其包括增材制造的热塑性聚氨酯组合物，所述热塑性聚氨酯组合物衍生自(a)多异氰酸酯组分，所述多异氰酸酯组分包含至少第一直链脂族二异氰酸酯和第二脂族二异氰酸酯，其中第一直链脂族二异氰酸酯与第二脂族二异氰酸酯的重量比为1:1至20:1，(b)包含至少一种聚醚多元醇的多元醇组分，和(c)增链剂组分，所述增链剂组分包含至少一种通式HO-(CH2)x-OH的二醇增链剂，其中x为2至约6的整数；其中增链剂组分与多元醇组分的摩尔比为至少1.5。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇组分的摩尔比为1.5至15.0。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇组分的摩尔比为1:1至19:1。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增材制造包括熔融沉积成型或选择性激光烧结。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中热塑性聚氨酯是生物相容性的。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中多元醇的数均分子量为至少500。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中多元醇组分的数均分子量为500-3,000。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中第一和第二脂族二异氰酸酯组分包括1,6-己烷二异氰酸酯和H12MDI。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中多元醇组分包括聚醚多元醇，PTMO，PEG或其组合中的一种或多种。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇的摩尔比为30:1至0.5:1。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇的摩尔比为21:1至0.7:1。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂组分包含1,4-丁二醇。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂组分占组合物总重量的2重量％至30重量％。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中多异氰酸酯组分还包括MDI，TDI，IPDI，LDI，BDI，PDI，CHDI，TODI，NDI，HXDI或其任何组合。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中多元醇组分还包括聚酯多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚硅氧烷多元醇，聚酰胺低聚物多元醇或其任何组合。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂组分还包括一种或多种另外的二醇增链剂，二胺增链剂或其组合。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂组分包括1,4-丁二醇并且多元醇组分包括聚(四亚甲基醚二醇)。所公开的技术进一步提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂组分包括1,4-丁二醇且多元醇组分包括PEG。所公开的技术进一步提供了一种医疗装置或组件，其中增链剂组分包括1,4-丁二醇并且多元醇组分包括聚(四亚甲基醚二醇)和PEG的组合。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中热塑性聚氨酯还包括一种或多种着色剂，辐射遮光剂，抗氧化剂(包括酚类，亚磷酸酯，硫酯和/或胺)稳定剂，润滑剂，抑制剂，水解稳定剂，光稳定剂，受阻胺光稳定剂，苯并三唑UV吸收剂，热稳定剂，防止变色的稳定剂，染料，颜料，增强剂或其任何组合。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中热塑性聚氨酯不含无机，有机或惰性填料。所公开的技术还提供了一种医疗装置或组件，其中医疗装置或组件包括起搏器导管，人造器官，人造心脏，心脏瓣膜，人造肌腱，动脉或静脉，起搏器头，血管造影导管，血管成形术导管，硬膜外导管，热稀释导管，泌尿科导管，导管连接器，支架覆盖物，植入物，医本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医疗装置或组件，其包含:增材制造的热塑性聚氨酯组合物，所述热塑性聚氨酯组合物衍生自(a)多异氰酸酯组分，其包含至少第一直链脂族二异氰酸酯和第二脂族二异氰酸酯，其中第一直链脂族二异氰酸酯与第二脂族二异氰酸酯的重量比为1:1至20:1，(b)包含至少一种聚醚多元醇的多元醇组分，和(c)包含至少一种通式HO‑(CH2)x‑OH的二醇增链剂的增链剂组分，其中x为约2至约6的整数；其中增链剂组分与多元醇组分的摩尔比为至少1.5。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.01 US 62/235,6641.一种医疗装置或组件，其包含:增材制造的热塑性聚氨酯组合物，所述热塑性聚氨酯组合物衍生自(a)多异氰酸酯组分，其包含至少第一直链脂族二异氰酸酯和第二脂族二异氰酸酯，其中第一直链脂族二异氰酸酯与第二脂族二异氰酸酯的重量比为1:1至20:1，(b)包含至少一种聚醚多元醇的多元醇组分，和(c)包含至少一种通式HO-(CH2)x-OH的二醇增链剂的增链剂组分，其中x为约2至约6的整数；其中增链剂组分与多元醇组分的摩尔比为至少1.5。2.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇组分的摩尔比为1.5至15.0。3.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇组分的摩尔比为1:1至19:1。4.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇组分的摩尔比为1.5至15.0。5.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述增材制造包括熔融沉积成型或选择性激光烧结。6.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述热塑性聚氨酯是生物相容性的。7.根据权利要求1中任一项所述的医疗装置或组件，其中所述多元醇具有至少500的数均分子量。8.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述多元醇组分具有500至3,000的数均分子量。9.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述第一和第二脂族二异氰酸酯组分包含1,6-己烷二异氰酸酯和H12MDI。10.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述多元醇组分包含聚醚多元醇，所述聚醚多元醇包含PTMO，PEG或其组合中的一种或多种。11.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇的摩尔比为30:1至0.5:1。12.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中增链剂与多元醇的摩尔比为21:1至0.7:1。13.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中增链剂组分包含1,4-丁二醇。14.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述增链剂组分占组合物总重量的2重量％至30重量％。15.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述多异氰酸酯组分还包含MDI，TDI，IPDI，LDI，BDI，PDI，CHDI，TODI，NDI，HXDI或其任何组合。16.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述多元醇组分还包含聚酯多元醇，聚碳酸酯多元醇，聚硅氧烷多元醇，聚酰胺低聚物多元醇或其任何组合。17.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述增链剂组分还包含一种或多种另外的二醇增链剂，二胺增链剂或其组合。18.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述增链剂组分包含1,4-丁二醇，所述多元醇组分包含聚(四亚甲基醚二醇)。19.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述增链剂组分包含1,4-丁二醇，所述多元醇组分包含PEG。20.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述增链剂组分包含1,4-丁二醇，所述多元醇组分包含聚(四亚甲基醚二醇)和PEG的组合。21.根据权利要求1所述的医疗装置或组件，其中所述热塑性聚氨酯还包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·格林，J·M·考克斯，J·J·小翁托西克，B·摩根，
申请(专利权)人：路博润先进材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US