一种改性聚碳酸酯医用材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐磨抗菌改性聚碳酸酯医用材料及其制备方法。所述的聚碳酸酯材料中包含纳米二氧化钛和纳米银，并在成型的材料表面形成纳米二氧化钛膜层。本发明专利技术所述的聚碳酸酯改性材料制品具备连续的抗菌效果，能够防止所述纳米材料的结晶成核现象，并有效提高了耐磨性和其它机械性能，例如弯曲强度、拉伸强度和抗冲击强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用材料领域的聚碳酸酯改性材料，尤其是一种耐磨抗菌并具备良好机械性能的聚碳酸酯改性材料及其制备方法。
技术介绍
聚碳酸酯也叫Polycarbonate,常用缩写PC,是一种强韧的热塑性树脂。聚碳酸酯具有良好的透光性，抗冲击性，耐紫外线辐射及其制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能，由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒，因此常用于医用材料领域，用于制备医疗设备，例如，注射器、血液过滤器、导管、外科植入物、插管、创伤敷料、心脏起搏器等。由于医用材料的特殊性，不可避免的需要对其进行大量多次的抗菌消毒处理，例如刷洗、蒸汽消毒等，但是普通的聚碳酸酯材料的耐磨性能较差，且在大量多次的蒸汽消毒之后，其有利的物理/机械性能下降明显。因此，在常规的使用、刷洗和蒸汽消毒后，一方面，常规的使用或刷洗会使所述聚碳酸酯材料/设备表面划痕增加，不仅影响美观而且有可能会影响其使用性能一即划痕的增加会有助于内部应力的释放，导致更大的裂缝出现，由于医用材料对材料性能利用的精确性，微小的裂缝很可能会致使所述材料/设备无法使用，另一方面，反复的蒸汽消毒带来的聚碳酸酯材料有利物理/机械性能的下降，也会大大的减少所述材料/设备的使用寿命。目前，已经有人研究将通过使用聚碳酸酯与其它聚合物共聚，以提高共聚物的耐磨性和反复蒸汽处理后的物理/机械性能，但是，这些技术方法不仅加工工艺繁琐，而且必然会牺牲聚碳酸酯材料的其它有利性能，例如耐冲击性、透光性、尺寸稳定性等，此外，这些方法得到的医用材料依然需要大量多次的蒸汽消毒处理，对其物理/机械性能的影响是无法避免的。
技术实现思路
为克服以上技术缺陷，本专利技术提供了一种耐磨抗菌聚碳酸酯改性医用材料及其制备方法。所述的聚碳酸酯材料中包含纳米二氧化钛和纳米银，并在成型的材料表面形成纳米二氧化钛膜层。为了达到以上目的 ，本专利技术的技术方案是:1)采用熔融共混方法，将如下组分按重量百分比熔融共混制成:聚碳酸酯75 86份、纳米二氧化钛颗粒I 2份，纳米银颗粒0.5 3份，抗菌材料分散改性剂2 6份，抗氧剂0.1 2份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(Methyl methacryIate-Butadiene-Styrene,MBS)> 甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物(3-methoxy-3-methyl-l-butanol, MMB)或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(Acrylonitrile Styrene acrylate copolymer, ASA) 5 10 份，苯乙烯-马来酸酐无规共聚物2 5份；2)将上述共混材料加工成型为所需形状的材料；3)使用等离子体溅射工艺，以钛为靶材，在氧存在的条件下，在上述材料的表面溅射一层600-1000nm厚度的二氧化钛薄膜。优选的，所述组分按重量百分比为:聚碳酸酯80 83份、纳米二氧化钛颗粒1.5 1.8份，纳米银颗粒I 2份,抗菌材料分散改性剂4 6份,抗氧剂0.1 I份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物6 8份，苯乙烯-马来酸酐无规共聚物3 5份。所述的聚碳酸酯是商购的聚碳酸酯粒料。所述的纳米二氧化钛颗粒的粒径范围在50-100nm之间，优选70_90nm,优选所述二氧化钛为锐钛型或金红石型二氧化钛纳米颗粒。所述的纳米银颗粒的粒径范围在10-50nm之间,优选25-35nm。所述的抗菌材料分散改性剂是指分子量不高，能对上述抗菌纳米成分一纳米二氧化钛和纳米银表面产生良好的润湿效果，从而使纳米级的抗菌剂能够均匀分布，同时与聚碳酸酯具有一定相容性的烯烃类化合物。所述抗菌材料分散改性剂的重均分子量Mw为3000 100000，优选Mw为5000 50000的烯烃类化合物。所述抗菌材料分散改性剂的烯烃类化合物是含有乙烯、丙烯或α烯烃低聚物，或者它们的组合物的低聚物，优选丙烯和α烯烃及组合物，例如乙丙共聚物。所述的抗氧剂是指酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，或者其中多种的组合物。酚类抗氧剂如ΒΗΤ、1010、1076等，亚磷酸酯类抗氧剂如168、626等。出人意料的发现，所述的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(Methyl methacry Iate-Butadi ene-Styrene, MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物(3-methoxy-3-methyl-l-butanol, MMB)或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(Acrylonitrile Styrene acrylate copolymer, ASA),以及苯乙烯-马来酸酐无规共聚物的加入，有助于在加入上述抗菌材料的同时帮助保持甚至改善聚碳酸酯材料的抗老化性能、流动加工性以及抗冲击韧性。此外，根据需要，本专利技术不排除在上述组分特征的基础上添加其它高分子材料的常用助剂，例如，润滑剂、脱模剂、抗静电剂、导电性添加剂、稳定剂、染料、颜料、矿物填料中的一种或多种。所述光稳定抗菌聚碳酸酯改性医用材料的制备方法是:1)采用熔融共混法制备，使用密炼机或双转子连续混炼设备实现混炼步骤，利用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出，实现造粒步骤。所 述的熔融共混法是指在加工温度在聚碳酸酯熔点以上的温度，转速50 1200rpm，通过熔融混炼设备将各种组分混合均匀，并造粒成型；设备包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出、密炼机、双转子连续混炼设备，本专利技术优选挤出机，更优选双螺杆挤出机；2)为了避免微量水分在成型加工过程中对最终产品外观和机械性能的影响，干燥上述原料至含水量低于0.01wt%，采用聚合物成型方法，例如本领域常用的吹塑成型、注塑成型或注射成型等工艺，将上述原料制备成所需形状的材料；3)使用现有的等离子体镀膜机，在含有氧气的气体氛围下，使用纯钛为靶材，进行等离子体溅射工艺，从而在上述制品的表面形成二氧化钛薄膜，其中，二氧化钛薄膜的厚度为600-1000nm，优选750_950nm，优选的，所述等离子溅射工艺中，射频功率为70-200 ，偏压50-80V，溅射时间为25-40分钟。所述光稳定抗菌聚碳酸酯改性材料可以应用于医用材料领域，用于制备医疗设备，例如，注射器、血液过滤器、导管、外科植入物、插管、创伤敷料、心脏起搏器等，所述材料可以制备成多种形状，只要是适合于加工成型的形状即可。本专利技术所述聚碳酸酯改性材料的优点在于:1)通过在聚碳酸酯材料中加入纳米二氧化钛和纳米银颗粒,使其具备连续的抗菌效果，从而尽可能降低需要高温蒸汽消毒的频率，避免对所述聚碳酸酯材料性能的损害。纳米二氧化钛抗菌的机理在于光催化，其在有光的环境下可以立刻发挥其抗菌效果，而其中的纳米银颗粒可以在24小时之后持续发挥其抗菌效果，因此，能够克服单一加入某种抗菌剂在抗菌效果和时效上的缺陷。2)本专利技术的聚碳酸酯组合物中加入了抗菌材料分散改性剂，其能够使得所述的纳米级的抗菌材料在组合物中均勻分布,从而防止所述纳米材料的结晶成核现象，保证对抗菌材料的有效利用。3)通过等离子体溅射技术，在制成的材料表面溅射得到二氧化钛薄膜，所述薄膜均匀致密，与基底的结合效果好，不仅能够达到抗菌的效果，而且由于二氧化钛的强度在6.5以上，从而有效改进了聚碳酸酯材料的耐磨性能。4)所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚碳酸酯材料，所述材料的主要成分为按重量份计包括：聚碳酸酯75～86份；纳米二氧化钛颗粒1～2份；纳米银颗粒0.5～3份；抗菌材料分散改性剂2～6份；抗氧剂0.1～2份；甲基丙烯酸甲酯?丁二烯?苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯?丁二烯共聚物或丙烯腈?苯乙烯?丙烯酸酯共聚物5～10份；苯乙烯?马来酸酐无规共聚物2～5份；并且，在所述材料的表面有通过等离子溅射技术形成的二氧化钛膜层。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚碳酸酯材料，所述材料的主要成分为按重量份计包括: 聚碳酸酯75 86份； 纳米二氧化钛颗粒I 2份； 纳米银颗粒0.5 3份； 抗菌材料分散改性剂2 6份； 抗氧剂0.1 2份； 甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物5 10份； 苯乙烯-马来酸酐无规共聚物2 5份； 并且，在所述材料的表面有通过等离子溅射技术形成的二氧化钛膜层。2.一种改性聚碳酸酯材料，所述材料的主要成分为按重量份计包括: 聚碳酸酯80 83份； 纳米二氧化钛颗粒1.5 1.8份； 纳米银颗粒I 2份； 抗菌材料分散改性剂4 6份； 抗氧剂0.1 I份； 甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物或丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物6 8份； 苯乙烯-马来酸酐无规共聚物3 5份； 并且，在所述制品的表面有通过等离子溅射技术形成的二氧化钛膜层。3.根据权利要求1或2所述的改性聚碳酸酯材料，其特征在于: 所述的纳米二氧化钛颗粒的粒径范围在50-100nm之间。4.根据权利要求1或2所述的改性聚碳酸酯材料，其特征在于: 所述的纳米银颗粒的粒径范围在10-50nm之间。5.根据权利要求1或2所述的改性聚碳酸酯材料，其特征在于: 所述抗菌材料分散改性剂为乙烯、丙烯或α...

【专利技术属性】
技术研发人员：石鑫，袁绍彦，刘奇祥，吴博，叶丹滢，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：