医用高分子材料简介.docx

医用高分子材料简介定义：用来制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料20 年来，用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、 聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯等医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，一般对其性能的要求是：① 安全性：必须无毒或副作用极少这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂 的残留少，杂质含量为 ppm 级，确保无病、无毒传播条件② 物理、化学和机械性能：需满足医用所需设计和功能的要求如硬度、弹性、机械强度、 疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等以心脏瓣膜为例，最好 能使用 25 万小时，要求耐疲劳强度特别好此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒 (12 0〜140°C)、干热消毒(160〜190°C)、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能 要求加工性能好，可加工成所需各种形状，而不损伤其固有性能③ 适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性材料植入 人体后,要求长时期对体液无影响；与血液相容性好,对血液成分无损害，不凝血，不溶血， 不形成血栓；无异物反应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增 生等。

④ 特殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能例如：具有分离透析机 能的人工肾用过滤膜、人工肺用气体交换膜，以及人造血液用吸脱气体的物质等，都要求有 各自特殊的分离透过机能在大多数情况下，现有高分子材料的表面化学组成与结构很难满 足上述要求，通常要采用表面改性处理，如接枝共聚，以改进其抗凝血性等性能人造脏器(包括内脏和体外装置)① 内脏：有代用血管、人工心脏、人工心脏瓣膜、心脏修复、人工食道、人工胆管、人工尿 道、人工腹膜、疝补强材料、人工骨和人工关节、人工血浆、人工腱、人工皮肤、整容材料 及心脏起搏器等② 体外器官和装置：有人工心肺机、人工肺、人工肾、人工肝、人工脾、麻痹肢刺激器、电 子假肢、假齿、假眼、假发、假耳、假手、假足等医疗器械① 一般医疗及看护用具，如眼带、洗肠器、注射针、听诊器、直肠镜、点眼器、腹带和连 结管等；② 麻醉及手术室用具，如吸引器、缝线、咽头镜、血管注射用具等；③ 险查及检查室用具，如采血管、采血瓶、心电图用的电极、试验管、培养皿等 药物剂型① 药物的助剂：高分子材料本身是惰性的，不参与药的作用，只起增稠、表面活性、 崩解、粘合、赋形、润滑和包装等作用，或在人体内起“药库”作用，使药物缓慢放 出而延长药物作用时间② 聚合物药物：将低分子药物，以惰性水溶性聚合物作分子载体，把具有药性的低分子化合物，通过共价键或离子键与载体的侧基连接，制成聚合物药物。

常用医用高分子材料：1 聚氯乙烯 ， polyvinylchloride，PVC聚氯乙烯本色为微黄色半透明状，有光泽透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯， 随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度 聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、 门窗、电线外皮、文具等是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料简称PVC,由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂是氯乙烯的均聚物氯 乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称为氯乙烯树脂PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较 小工业生产的PVC分子量一般在5万~12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚 合温度的降低而增加；无固定熔点，80〜8 5°C开始软化，130°C变为粘弹态，160〜180°C开 始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5〜10kJ/m2；有优 异的介电性能但对光和热的稳定性差，在100C以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产 生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必 须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。

PVC 很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、 二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温 度的升高而降低PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮一苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法 纺丝而成纤维，称氯纶具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性材料性质：密度 1380 kg/m3杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa拉伸强度(O t) 50-80 MPaElongation @ break 20-40%Notch test 2-5 kJ/m2玻璃转变温度 87C熔点 212CVicat B1 85C导热率(入)0.16 W/m.K热膨胀系数(a ) 8 10-5 /K热容(c) 0.9 kJ/(kg ・ K)吸水率 (ASTM) 0.04-0.4折射率 硬质成型品 1.52~1.55Price 0.5-1.25kg聚氯乙烯的最大特点是阻燃，因此被广泛用于防火应用但是聚氯乙烯在燃烧过程中会 释放出氯化氢和其他有毒气体，例如二恶英聚氯乙烯的燃烧分为两步先在240C-340C燃烧分解出氯化氢气体和含有双键的二烯 烃，然后在400-470C发生碳的燃烧。

物理和化学性质稳定；不易被酸、碱腐蚀；对热比较耐受聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值为 40 以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为 90%的 硫酸、浓度为 60%的硝酸和浓度20%的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点聚氯乙烯对光、热的稳定性较差软化点为80°C,于130°C开始分解在不加热稳定剂 的情况下，聚氯乙烯100C时即开始分解，130C以上分解更快受热分解出放出氯化氢气 体，使其变色，由白色一浅黄色一红色一褐色一黑色阳光中的紫外线和氧会使聚氯乙烯发 生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后发脆从这里不难理解，为什么一些 PVC 塑料时间久了就会变黄、变脆的原因具有稳定的物理化学性质，不溶于水、酒精、汽油，气体、水汽渗漏性低；在常温下可 耐任何浓度的盐酸、 90%以下的硫酸、 50—60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液，具有一定的 抗化学腐蚀性；对盐类相当稳定，但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃等有机溶剂 工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构，但也包含一些结晶区域（约 5%），所以聚氯乙烯没 有明显的溶点，约在80C左右开始软化，热扭变温度（1.82MPa负荷下）为70-71C，在 加压下150C开始流动，并开始缓慢放出氯化氢，致使聚氯乙烯变色（由黄变红、棕、甚至 于黑色）。

工业聚氯乙烯重均相对分子质量在4.8-4.8万范围内，相应的数均相对分子质量为2-1.95 万而绝大多数工业树脂的重均相对分子质量在10-20万，数均相对分子质量在4.55-6.4万 硬质聚氯乙烯（未加增塑剂）具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性，可以单独用做结构材 料，应用于化工上制造管道、板材及注塑制品硬质聚氯乙烯可以用增强材料2 天然橡胶 ， natural rubber天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8） n， 其成分中91%〜94%是橡胶烃（聚异戊二烯），其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡 胶物质天然橡胶是应用最广的通用橡胶CAS No.： 9006-04-6 EINECS 号：232-689-0 一般为片状固体，相对密度 0.94，折射率1.522，弹性膜量2〜4MPa，130〜140°C时软化，150〜160C粘软，200C时开始降 解常温下有较高弹性，略有塑性，低温时结晶硬化有较好的耐碱性，但不耐强酸不溶 于水、低级酮和醇类，在非极性溶剂如三氯甲烷、四氯化碳等中能溶胀主要用途 由于天然橡胶具有上述一系列物理化学特性，尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性 及可塑性等特性，并且，经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、耐压、耐 磨等宝贵性质，所以，具有广泛用途。

例如日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松紧带；医疗 卫生行业所用的外科医生手套、输血管、避孕套；交通运输上使用的各种轮胎；工业上使用 的传送带、运输带、耐酸和耐碱手套；农业上使用的排灌胶管、氨水袋；气象测量用的探空 气球；科学试验用的密封、防震设备；国防上使用的飞机、坦克、大炮、防毒面具；甚至连 火箭、人造地球卫星和宇宙飞船等高精尖科学技术产品都离不开天然橡胶目前，世界上部 分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上装载橡胶的船舶、船舱要清洁、干燥，舱内管系， 污水沟畅通，舱盖严密装船时，橡胶要与舱内的金属部分用垫物隔开垫舱物料应有清洁、干燥且完整无破碎现 象3 聚乙烯 polyethylene，PE乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂在工业上，也包括乙烯与少量a—烯烃的共聚物 聚乙烯无臭，无莓手感似蜡，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-70〜-100°C）,化学稳 定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小, 电绝缘性能优良聚乙烯是结晶热塑性树脂它们的化学结构、分子量、聚合度和其他性能很大程度上 均依赖于使用的聚合方法聚合方法决定了支链的类型和支链度。

结晶度取决件分子链的规 整程度与其所经历的热历史 聚乙烯对于环境应力（化学与机械作用）是很敏感的，耐热老化性差于聚合物的化学结构和加工条聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构 和密度采用不同的生产方法可得不同密度（0.91〜0.96g/cmT;）的产物聚乙烯可用一般 热塑性塑料的成型方法（见塑料加工）加工用途十分广泛，主要用来制造薄膜、包装材料、 容器、管道、单丝、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料随着石 油化工的发展，聚乙烯生产得到迅速发展，产量约占塑料总产量的1/4 1983年世界聚乙烯 总生产能力为24.65Mt,在建装置能力为3.16Mt°2011年最新统计结果,全球产能达到96Mt, 目前的发展趋势显示，生产消费逐步向亚洲地区转移，中国日渐成为最重要的消费市场聚乙烯材料难以印刷（除非进行本体改性或表面改性），故大多是无色或浅色制品，当 然又由于其具有良好的耐环境老化性能，运动场上的人造草皮大多由聚乙烯制造最简单的 鉴别方法就是用煤气火焰（例如打火机）点燃一小块样品，样品会持续燃烧，有烟，且具有 烧蜡烛的味道用指甲在其上划一下，有划痕的为低密度聚乙烯（LDPE）,否则则是高密度 聚乙烯（HDPE）。

聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-70〜-100C）, 化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸），常温下不溶于一般溶剂， 吸水性小，但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂，且不发生溶胀，电绝缘性能优良； 但聚乙烯对于环境应力（化学与机械作用）是很敏感的，耐热老化性差聚乙烯的性质因品种 而异，主要取决于分子结构和密度聚乙烯为白色蜡状半透明材料，柔而韧，比水轻，无毒，具有优越的介电性能易燃 烧且离火后继续燃烧聚乙烯透水率低，对有机蒸汽透过率则较大聚乙烯的透明度随结晶度增加而下降在 一定结晶度下，透明度随分子量增大而提高高密度聚乙烯熔点范围为132-135 C，低密度 聚乙烯熔点较低（112C ）且范围宽常温下不溶于任何已知溶剂中，70C以上可少量溶解于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯等 溶剂中聚乙烯的种类：（1） LDPE:低密度聚乙烯（又称高压聚乙烯）（2） LLDPE :线形低密度聚乙烯（3） MDPE:中密度聚乙烯（4） HDPE:高密度聚乙烯（又称低压聚乙烯）（5） UHMWPE :超。