医用功能涂层的涂装方法及应用技术

一种医用功能涂层的涂装方法及应用，涉及功能材料技术领域。所述医用功能涂层的涂装方法包括：表面预处理；分两步，先后使用包括氟碳气体和无机含氧气体的混合气体、包括含烃基气体和无机含氧气体的混合气体，对医用材料进行等离子体表面预处理；后处理；在经两步等离子体表面预处理的医用材料上涂覆功能性聚硅氮烷溶液，并固化形成医用功能涂层。本发明专利技术制备的功能涂层具有易固化、无基底选择性、与基底结合力强、涂层致密透明、固化产物无毒、涂层耐久等优点，克服了传统医用功能涂层的缺点。

【技术实现步骤摘要】
医用功能涂层的涂装方法及应用
本专利技术涉及的是一种功能材料领域的技术，具体是一种医用功能涂层的涂装方法及应用。
技术介绍
本领域技术人员所熟知的，传统医用功能涂层技术存在基材应用窗口窄、涂层固化手段单一、固化速度慢、涂层牢固性及耐用性差等一系列缺点。例如，市面上医用介入导管上的亲水超滑涂层普遍存在惰性基材的适应性问题。就拿硅橡胶基材来说，即使经过超声清洗、等离子体、硅烷偶联剂等各种表面处理，亲水涂层也极容易发生“脱层”现象。又例如，很多医用抗菌产品都是依靠释放抗菌物质来达到杀菌的目的，因此抗菌持久性及稳定性比较差。再如，内窥镜镜头的防雾涂层目前比较理想的仅可维持防雾效果3个月，其涂层耐水性耐酸性比较差，在体内使用易导致涂层表面能逐渐降低而失去防雾效果。用于手术电刀、超声刀上的防粘涂层，传统涂覆的都是特氟龙涂层，而特氟龙材料本身的加工性能较差、加工条件苛刻是公知的。已有研究表明对于医用惰性材料，如不锈钢、聚丙烯、硅橡胶、聚四氟乙烯等，采用等离子体表面处理能够带来很多积极的影响。但是等离子体表面处理的时效性现象是本领域内技术人员所公知的，即经等离子体处理后，绝大部分基材表面获得的新的基团数量和表面能都会在较短时间内发生明显衰减，甚至退回到未处理的状态，这个时间短则几分钟，长则一两天，而这在品控要求较高的GMP(GoodManufacturingPractice，药品生产质量管理规范)级产品制造中是不能容忍的。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出了一种医用功能涂层的涂装方法及应用，功能涂层具有易固化、无基底选择性、与基底结合力强、涂层致密透明、固化产物无毒、涂层耐久等优点，克服了传统医用功能涂层的缺点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种医用功能涂层的涂装方法，包括：表面预处理；分两步，先后使用包括氟碳气体和无机含氧气体的混合气体、包括含烃基气体和无机含氧气体的混合气体对医用材料进行等离子体表面预处理；后处理；在经等离子体表面预处理的医用材料上涂覆功能性聚硅氮烷溶液，并固化形成医用功能涂层。在本专利技术中等离子体表面预处理包括等离子体化学气相沉积和等离子体刻蚀两种情况，等离子体化学气相沉积和等离子体刻蚀同时存在且相互竞争，只不过，等离子体化学气相沉积相比等离子体刻蚀所使用的等离子体能量要低很多。所述等离子体表面预处理使用的氟碳气体为碳原子总数在1～6的，且至少含有一个全氟烷烃基或全氟亚烷烃基的有机气体中的任意一种，结构式为：其中，m、n均为大于等于0的整数，R1、R2、R3为任意有机基团或氢。在一些技术方案中，所述氟碳气体为四氟化碳、六氟乙烷、六氟丙烷、七氟丙烷、八氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、十氟戊烷、全氟己烷等含氟烷烃中的至少一种。在一些技术方案中，所述氟碳气体为三氟乙醇、三氟丙酮、五氟丙酸、五氟戊酸、六氟异丙醇、八氟戊醇、八氟戊烷-2,3-二酮、六氟戊烷二醇、六氟异丙基甲基醚、丙烯基六氟异丙醚等含氟醇、含氟酮、含氟羧酸、含氟醚中的至少一种。所述等离子体表面预处理使用的无机含氧气体为水、过氧化氢、臭氧、氧气、二氧化碳、二氧化氮、一氧化氮中的至少一种；在表面预处理时，无机含氧气体在两种混合气体中的成分根据基材决定，可以是一致的，也可以是变化的。所述等离子体表面预处理使用的含烃基气体为直链烃、环氧烃、芳烃、醇、羧酸、醚、呋喃、有机胺中的至少一种；较优地，为直链烃、环氧烃、醇、醚中的任意一种或两种。所述直链烃为烷烃、烯烃、炔烃中至少一种，优选地为碳原子总数1～4的烷烃、烯烃、炔烃。所述环氧烃优选带侧链的环氧烃。所述醇为一元醇或多元醇，优选二元醇。所述醚为一元醚或多元醚，优选二元醚。所述等离子体表面预处理中混合气体还包括增加表面处理效果的辅助性气体，所述辅助性气体包括氢气、氮气、氩气、氦气、氨气中的至少一种。除气体体系外，本专利技术对等离子体表面处理过程中所涉工作参数不做具体的限定，如气体混合比、气体流量、射频放电功率、放电时间、工作真空度等，只要符合本专利技术所述的气体体系特征的，都应包含在本专利技术所定义的和等同意义的内容范围之内。所述功能性聚硅氮烷溶液包括涂层底物，所述涂层底物包括无机聚硅氮烷、有机聚硅氮烷、改性无机聚硅氮烷和改性有机聚硅氮烷中至少一种；优选地，所述涂层底物包括与无机聚硅氮烷、有机聚硅氮烷混合改性和/或接枝改性的功能材料；优选地，所述涂层底物包括与改性无机聚硅氮烷、改性有机聚硅氮烷混合改性的功能材料。聚硅氮烷材料通常包括无机聚硅氮烷和有机聚硅氮烷，前者又称为全氢聚硅氮烷，除Si、N和H元素外，不含C元素有机基团，后者的区别在于部分Si-H键上的H被含C的烃基取代，常见的有甲基、乙基、乙烯基、含氟烃基。聚硅氮烷含有特殊的Si-N键、Si-H键及N-H键，它们除了在常温下可以和羟基、羧基、氨基发生的化学反应外，在催化剂条件下还能和含有烯基、异氰酸酯基等有机物发生反应，如在卡斯特催化剂、氯铂酸或其他铂金催化剂作用下和含烯基有机物发生硅氢加成反应，实现改性，得到改性无机聚硅氮烷、改性有机聚硅氮烷。尽管本专利技术对上述改性无机或有机聚硅氮烷的改性方法也不做特别的限定，但显而易见的，通过无机或有机聚硅氮烷和改性材料的羟基、羧基、氨基、烯基、异氰酸酯基发生化学反应是较优的选择，同时，也应包括和其他不与聚硅氮烷材料发生化学反应的改性材料进行物理混合改性，如热塑性丙烯酸树脂、双甲氧基封端的聚乙二醇、无水季铵盐、有机硅、碳酸钙、二氧化硅及二氧化钛填料等与聚硅氮烷材料之间的混合改性。除此以外，本专利技术未提及的或通过其他方法得到的改性聚硅氮烷也应包含在本专利技术所定义的范围之内。所述涂覆采用浸涂、喷涂、旋涂、刷涂、辊涂中至少一种方式；优选地，采用浸涂、喷涂、旋涂中任一种或两种的组合；更优地，浸涂1-3次或旋涂1-3次或浸涂与旋涂搭配涂覆1-3次。所述固化包括常温固化、湿度固化、高温固化、高温高湿固化、氨气固化、紫外光固化、红外光固化中至少一种；优选常温固化、湿度固化、紫外光固化中的至少一种。本领域公知的，聚硅氮烷涂层的固化方式比较灵活。在低浓度下可以单次涂覆形成纳米级涂层，也可多次涂覆形成亚微米-微米级涂层，还可通过高浓度的单次涂覆形成微米级涂层。除上述一种或多种方式的固化外，也可通过高温固化、退火、常温或湿度条件下再固化等不同后处理组合方式实现固化，甚至还可通过紫外、红外等方式完成进一步改性和固化，以达到在固化后获得不同的表面性能之目的。这些技术的变化都应包含在本专利技术所定义的和等同意义的内容范围之内。本专利技术涉及一种医用材料，所述医用材料的表面固化有医用功能涂层，所述医用功能涂层采用上述涂装方法制成。所述医用功能涂层包括但不限于以下涂层形式：亲水涂层、超滑涂层、低阻力涂层、抗菌涂层、抗凝血涂层、防雾涂层、防粘涂层、防污涂层、耐磨涂层、防水涂层、阻气涂层。上述医用功能涂层可能是单一功能的，也有可能是多功能集成的，如亲水超滑涂层、亲水抗菌涂层、耐磨防水涂层、防雾防粘涂层、防水阻气涂层。需要强调的是，通过本专利技术所述技术手段获得的医用功能涂层，其实际应用和实施的对象不应仅仅限定于医疗领域内，例如抗菌涂层和防污涂层，除了用于各类医疗器械和医用材料，也可以作为普通家居应用，还可用于公共基建设施，等等。技术效果与现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用功能涂层的涂装方法，其特征在于，包括：表面预处理；分两步，先后使用包括氟碳气体和无机含氧气体的混合气体、包括含烃基气体和无机含氧气体的混合气体，对医用材料进行等离子体表面预处理；后处理；在经两步等离子体表面预处理的医用材料上涂覆功能性聚硅氮烷溶液，并固化形成医用功能涂层。

【技术特征摘要】
1.一种医用功能涂层的涂装方法，其特征在于，包括：表面预处理；分两步，先后使用包括氟碳气体和无机含氧气体的混合气体、包括含烃基气体和无机含氧气体的混合气体，对医用材料进行等离子体表面预处理；后处理；在经两步等离子体表面预处理的医用材料上涂覆功能性聚硅氮烷溶液，并固化形成医用功能涂层。2.根据权利要求1所述医用功能涂层的涂装方法，其特征是，所述等离子体表面预处理使用的氟碳气体为碳原子总数在1～6的，且至少含有一个全氟烷烃基或全氟亚烷烃基的有机气体中的任意一种，结构式为：其中，m、n均为大于等于0的整数，R1、R2、R3为任意有机基团或氢；优选地，所述氟碳气体为含氟烷烃，包括四氟化碳、六氟乙烷、六氟丙烷、七氟丙烷、八氟丙烷、全氟丁烷、全氟戊烷、十氟戊烷、全氟己烷中的至少一种；优选地，所述氟碳气体为含氟醇、含氟酮、含氟羧酸、含氟醚中的至少一种，进一步优选三氟乙醇、三氟丙酮、五氟丙酸、五氟戊酸、六氟异丙醇、八氟戊醇、八氟戊烷-2,3-二酮、六氟戊烷二醇、六氟异丙基甲基醚、丙烯基六氟异丙醚中的至少一种。3.根据权利要求1所述医用功能涂层的涂装方法，其特征是，所述等离子体表面预处理使用的无机含氧气体为水、过氧化氢、臭氧、氧气、二氧化碳、二氧化氮、一氧化氮中的至少一种。4.根据权利要求1所述医用功能涂层的涂装方法，其特征是，所述等离子体表面预处理使用的含烃基气体为直链烃、环氧烃、芳烃、醇、羧酸、醚、呋喃、有机胺中的至少一种；优选地，为直链烃、环氧烃、醇、醚中的任意一种或两种；进一步优选地，所述直链烃为烷烃、烯烃、炔烃中至少一种，更优选地为碳原子总数1～4的烷烃、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丘沐，常俊，
申请(专利权)人：东南大学苏州医疗器械研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32