一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料制造技术

本发明专利技术公开了一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料，采用新型微米级反应型中空介孔SiO2微球，将其作为交联剂，与目前呼吸机管道用硅橡胶基材，聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行共混，得到性能稳定的多孔微球掺杂的硅橡胶基材。介孔中空SiO2微球不但可以起到保温隔热作用，还可在其中负载小分子抑菌剂，其介孔壳层使抑菌剂在基材中缓慢释放，起到管道抑菌作用。最后在硅胶表面原位固定一层纳米级SiO2粒子超亲水层，抑制水滴在表面生成，从而制备集保温绝热、抗凝水和抑菌功能一体化的新型医用硅橡胶材料。

【技术实现步骤摘要】
一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料
本专利技术属于医用材料
，具体涉及一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料。
技术介绍
重症医学迅猛发展，机械通气在救治重症患者过程中扮演重要角色。但在使用呼吸机机械通气的过程中，由于对吸入气体进行加温湿化，以及呼出气体与环境存在温差，呼吸回路中常产生大量的冷凝水(800-1000ml/天)。冷凝水直接进入管路或呼吸道内，造成管路积水不畅，呼吸机误触发，人机对抗增加，进而造成患者呼吸负荷增加，严重时可导致气道损伤，气胸，气道不畅等而危及患者生命。目前多采用在送气管路中放置加热导丝以减少冷凝水的产生，以及在呼吸回路置入集水杯促进冷凝水引流等方法来降低冷凝水过多引起的医疗风险。但上述方法均存在不足，如难以实现精准的温度调控、排气管路中未置入加热导丝、重症患者进行更换体位及护理操作时常易发生集水杯明显倾斜或倒置等情况。呼吸机管道及集水杯内的冷凝水也是细菌繁殖的重要场所，据统计，其细菌培养阳性率高达86.7％，并发现由痰液培养出来的细菌与冷凝水中培养细菌有高度一致性。接近导管处的冷凝水中细菌浓度可高达2*105cfu/ml，增加了呼吸机相关性肺炎的发生率，给医疗感防控带来巨大困难。上述情况可导致ICU患者住院时间延长，治疗费用升高，医护工作量增加等一系列问题，给患者家庭及社会带来沉重负担，所以呼吸机管道回路中防冷凝水的问题，是ICU临床难以规避，却又迫切需要解决的难题之一。目前无论是通过改装集水杯或者置入管路加热导丝这二种主流减少管路冷凝水方式，在临床实践中均收效甚微，究其原因，未能从根本上解决目前硅胶管路材料绝热效果差，使得管路内外可以迅速进行热交换，导致管路中温热气体中的水分迅速凝结，产生大量冷凝水的问题。出于上述原因，希望通过对现有呼吸机回路硅橡胶材质进行研究，改变基材自身物理结构或对基材改性提高管材自身的保温隔热性能，或是在材料表面涂覆超亲水防雾涂层，抑制水蒸汽在表面凝结，以期从根本杜绝呼吸管路冷凝水形成。另一方面，管路置入抑菌涂层，可对管路中冷凝水及排泄物起到一定消毒作用，减少医院感染发生率。因此，如对抗凝水硅胶材料的制备与性能改进成功应用于医用呼吸管道硅胶材料制备当中，将很大程度上减少医用呼吸管道的凝水量，降低患者发生医源性事故的可能性，防止VAP的发生和减少细菌耐药，大大提高医护工作效率，节约社会资源。现从ICU临床实际问题出发，提出对广泛普及的呼吸机管道材料进行实际功能改进，不仅解决临床一大实际难题，更为医用智能安全硅胶材料的开发提供新思路和新方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：(1)微米级中空介孔SiO2微球合成：i)采用无皂乳液方法制备聚苯乙烯微球，引发剂采用水溶性的过硫酸钾，在氮气保护下，在70℃温度环境下让二者反应24h，得到单分散微米级聚苯乙烯模板微球；ii)将步骤i)的聚苯乙烯模板微球分散在含微量正硅酸四乙酯的乙醇水溶液中，滴加适量氨水，室温反应24h，在聚苯乙烯模板微球表面进行羟基改性；iii)向步骤ii)中反应体系加入十六烷基三甲基溴化铵，环己烷和正硅酸四乙酯，50℃-55℃反应一段时间，即可得到中空介孔SiO2微球；iiii)将中空介孔SiO2微球分散在苯扎溴铵溶液中，中空介孔SiO2微球负载上小分子抑菌剂；(2)微米级中空介孔SiO2微球交联硅胶的合成：将步骤(1)制备的表面含大量羟基的中空介孔SiO2微球和聚二甲基硅氧烷共混，加入催化剂辛酸亚锡，制得硅橡胶；(3)硅橡胶表面纳米SiO2粒子超亲水涂层修饰：采用sol-gel法制备50nm左右的实心SiO2纳米粒子，分散在TEOS乙醇溶液中，采用旋涂法或浸泡提拉法在硅橡胶表面均匀涂覆一层纳米粒子，在滴加少量氨水，使纳米粒子之间交联，粒子层固定在硅橡胶表面。本专利技术的有益效果：1.本专利技术对现有呼吸机回路硅橡胶材质进行研究，改变基材自身物理结构或对基材改性提高管材自身的保温隔热性能，进而从根本上解决机械通气时呼吸回路冷凝水问题。2.新材质呼吸机管路无需安装集水杯装置，节约生产成本，简化管路安装，减少工作负荷。3.应用中空介孔SiO2微球代替常用小分子硅胶交联剂，巧妙的将多孔隔热材料稳定的引入硅胶基材中，实现材料隔热功能，防止呼吸回路气体温度丢失，明显减少管路冷凝水形成。4.通过对材料表面修饰，使隔热硅胶材料形成超亲水性表面，提高表面防雾化性能，进一步使得水汽无法在硅胶管壁表面凝结，管路难以形成水流，避免了呼吸机的误触发，最大程度减少人机对抗，提供精准的呼吸力学监测指标，为重症呼吸衰竭提供呼吸支持。6.使材料负载和缓释抑菌剂，实现隔热和抑菌双效功能，能对呼出管路中分泌物及管路冷凝水初步消毒，减少污染，对院感防控起到重要作用。7.新材质管路不同于现有的一次性呼吸管路材质，不易受损及分化，性能恒定，可耐受消毒供应中心反复洗涤、消毒及烘干处理，满足循环重复使用，降低医疗成本，节约大量社会资源。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术硅胶材料制备工艺流程图。图2是本专利技术中空介孔SiO2微球合成原理示意图。图3是本专利技术抑菌剂在中空介孔SiO2微球中的负载原理图。图4是本专利技术中空介孔SiO2微球与PMDS共混交联原理示意图。图5是本专利技术硅橡胶表面纳米SiO2粒子超亲水涂层修饰原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。如图1-5所示，一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料，制备方法包括以下步骤：(1)微米级中空介孔SiO2微球合成：i)采用无皂乳液方法制备聚苯乙烯微球，引发剂采用水溶性的过硫酸钾，在氮气保护下，在70℃温度环境下让二者反应24h，得到单分散微米级聚苯乙烯模板微球；ii)将步骤i)的聚苯乙烯模板微球分散在含微量正硅酸四乙酯的乙醇水溶液中，滴加适量氨水，室温反应24h，在聚苯乙烯模板微球表面进行羟基改性；iii)向步骤ii)中反应体系加入十六烷基三甲基溴化铵，环己烷和正硅酸四乙酯，50℃-55℃反应一段时间，即可得到中空介孔SiO2微球；iiii)将中空介孔SiO2微球分散在苯扎溴铵溶液中，中空介孔SiO2微球负载上小分子抑菌剂；(2)微米级中空介孔SiO2微球交联硅胶的合成：将步骤(1)制备的表面含大量羟基的中空介孔SiO2微球和聚二甲基硅氧烷共混，加入催化剂辛酸亚锡，制得硅橡胶；(3)硅橡胶表面纳米SiO2粒子超亲水涂层修饰：采用sol-gel法制备50nm左右的实心SiO2纳米粒子，分散在TEOS乙醇溶液中，采用旋涂法或浸泡提拉法在硅橡胶表面均匀涂覆一层纳米粒子，在滴加少量氨水，使纳米粒子之间交联，粒子层固定在硅橡胶表面。本专利技术硅橡胶材料抗冷凝水性能的研究:硅橡胶在管状模具中交联后，取出，装在模拟呼吸管路上进行：a.取所制备交联硅橡胶管(实验组)二段，共25c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：(1)微米级中空介孔SiO2微球合成：i)采用无皂乳液方法制备聚苯乙烯微球，引发剂采用水溶性的过硫酸钾，在氮气保护下，在70℃温度环境下让二者反应24h，得到单分散微米级聚苯乙烯模板微球；ii)将步骤i)的聚苯乙烯模板微球分散在含微量正硅酸四乙酯的乙醇水溶液中，滴加适量氨水，室温反应24h，在聚苯乙烯模板微球表面进行羟基改性；iii)向步骤ii)中反应体系加入十六烷基三甲基溴化铵，环己烷和正硅酸四乙酯，50℃‑55℃反应一段时间，即可得到中空介孔SiO2微球；iiii)将中空介孔SiO2微球分散在苯扎溴铵溶液中，中空介孔SiO2微球负载上小分子抑菌剂；(2)微米级中空介孔SiO2微球交联硅胶的合成：将步骤(1)制备的表面含大量羟基的中空介孔SiO2微球和聚二甲基硅氧烷共混，加入催化剂辛酸亚锡，制得硅橡胶；(3)硅橡胶表面纳米SiO2粒子超亲水涂层修饰：采用sol‑gel法制备50nm左右的实心SiO2纳米粒子，分散在TEOS乙醇溶液中，采用旋涂法或浸泡提拉法在硅橡胶表面均匀涂覆一层纳米粒子，在滴加少量氨水，使纳米粒子之间交联，粒子层固定在硅橡胶表面。...

【技术特征摘要】
1.一种利用微米级中空介孔SiO2微球与PDMS共混交联改性的抗凝水医用硅胶材料，其特征在于，制备方法包括以下步骤：(1)微米级中空介孔SiO2微球合成：i)采用无皂乳液方法制备聚苯乙烯微球，引发剂采用水溶性的过硫酸钾，在氮气保护下，在70℃温度环境下让二者反应24h，得到单分散微米级聚苯乙烯模板微球；ii)将步骤i)的聚苯乙烯模板微球分散在含微量正硅酸四乙酯的乙醇水溶液中，滴加适量氨水，室温反应24h，在聚苯乙烯模板微球表面进行羟基改性；iii)向步骤ii)中反应体系加入十六烷基三甲基溴化铵，环己烷和正硅酸四乙酯，50℃-55℃反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑，黄斌，陶小根，孔源，
申请(专利权)人：陈剑，黄斌，
类型：发明
国别省市：安徽,34