CN101062977B - 一种低温热塑材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温热塑材料以及相关制备工艺。本发明所述的低温热塑材料，其组分按重量比包括：聚己内酯70-95份，碳素纤维5-30份。所述的低温热塑材料的制备工艺，包括造粒、制板、冲孔、交联等步骤。与现有聚己内酯产品相比，本发明所述的低温热塑材料成形后的刚性更大，收缩率更小，更适于放疗手术中应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种低温热塑材料以及相关制备工艺。
背景技术
低温热塑材料是一种高分子材料，其特点在于在较低温度下可软化并塑成任意形状，因而可被应用于医学领域。由于低温热塑材料具有在低温下软化，可塑性强，具有记忆功能，质量轻，具有一定的强度，易于粘接，X-射线通透性好，可多次热塑型，能够重复使用，医生操作方便，废弃后可以生物降解等优点，目前已用于骨外科固定、放射治疗定位、制作矫形支具和康复支具等。
目前市面上销售的低温热塑材料产品一般都是以聚己内酯为主要原料制作的。由于聚己内酯的熔点仅为60℃，所以在60-65℃热水中泡软后，这些产品可以任意塑形，一旦冷却后，它们具有聚乙烯产品类似的力学性能，因此，通常可用于癌症患者的放疗定位和制作康复患者的支架等。由于每个人的骨骼特点不同，目前如果要精确定位、精确支撑，则一定要量身定做。现有聚己内酯产品虽然成形方便，但是成形后的刚性不强，导致固定的牢固性不够，收缩率较大，导致病人不舒服。因此，低温热塑材料仍需不断改良。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型低温热塑材料，与现有聚己内酯产品相比，其成形后的刚性更大，收缩率更小，更适于放疗手术中应用。
本发明所述的低温热塑材料，其组分按重量比包括：聚己内酯70-95份，碳素纤维5-30份。
聚己内酯与碳素纤维均可采用市售产品，其中，碳素纤维可以是长丝碳素纤维，也可以是短切碳素纤维。
本发明的另一目的是提供所述的低温热塑材料的制备工艺。
本发明所述的低温热塑材料的制备工艺，包括以下步骤：
A)造粒：将碳素纤维和聚己内酯在双螺杆挤出机中进行造粒；
B)制板：用注塑法或挤出法制成所需厚度的平板；
C)冲孔：用冲孔机按要求冲孔；
D)交联：用钴-60辐照处理。
优选地，所述的步骤A中，造粒温度为65-160℃。
优选地，所述的步骤B中，注塑的条件为：料筒温度为75-120℃、模具温度为20-25℃、注射压力为100-120MPa。
所述的步骤B中，制成的平板厚度为3.2mm或2.4mm或1.6mm。
所述的步骤C中，用冲孔机按1％-42％网孔的要求进行冲孔。
本发明所述的低温热塑材料，经实验验证，与现有聚己内酯产品相比，本材料成形后的刚性更大，收缩率更小，因此更适用于医院或其他放疗单位，与三维适形放疗仪器在肿瘤手术配套使用，例如用于癌症病人放疗时放疗部位的面膜和体模制作，也可以使用于需要更高强度的固定腰部的背心和大腿部支具。
具体实施方式
实施例一：本发明所述的低温热塑材料的制备
称取聚己内酯95公斤，碳素纤维5公斤，在搅拌机中搅拌3分钟后，用双螺杆挤出机造粒，各工艺参数如表一：
表一
| 料筒1 | 料筒2 | 料筒3 | 机头 | 螺杆转速 |
| 65℃ | 65℃ | 65℃ | 65℃ | 15转/分钟 |
然后在料筒温度为75-120℃、模具温度为20-25℃、注射压力为100-120MPa条件下注塑制成长×宽×厚＝920×610×3.5mm的平板，再用冲孔机冲冲出1％网孔，最后用钴-60以50KGy的剂量辐照交联。
实施例二：本发明所述的低温热塑材料的制备
称取聚己内酯70公斤，碳素纤维30公斤，用搅拌机搅拌2分钟后，用双螺杆挤出机造粒，各工艺参数如表二：
表二
| 料筒1 | 料筒2 | 料筒3 | 机头 | 螺杆转速 |
| 70℃ | 120℃ | 160℃ | 150℃ | 15转/分钟 |
然后用单螺杆挤出机挤成长×宽×厚＝920×610×3.2mm的平板，挤出机的工艺参数如表三：
表三
| 料筒1 | 料筒2 | 料筒3 | 模头 | 螺杆转速 |
| 65℃ | 75℃ | 85℃ | 70℃ | 10转/分钟 |
所得平板再用冲孔机冲出20％网孔，最后用钴-60以的41KGy剂量辐照交联。
实施例三：本发明所述的低温热塑材料的制备
称取聚己内酯85公斤，碳素纤维15公斤，用搅拌机搅拌2.5分钟后，用双螺杆挤出机造粒，各工艺参数如表四：
表四
| 料筒1 | 料筒2 | 料筒3 | 机头 | 螺杆转速 |
| 65℃ | 80℃ | 120℃ | 100℃ | 15转/分钟 |
然后在料筒温度为75-120℃、模具温度为20-25℃、注射压力为100-120MPa条件下注塑制成长×宽×厚＝920×610×1.6mm的平板，再用冲孔机冲出42％网孔，最后用钴-60以45KGy的剂量辐照交联。
实施例四：本发明所述的低温热塑材料的性能实验
原材料：
Tone-767(聚己内酯)，美国陶氏化学公司生产；
碳素纤维，上海新卡碳素科技有限公司生产。
实验过程：称取9公斤Tone-767，1公斤短切碳素纤维。用搅拌机搅拌3分钟后，用双螺杆挤出机造粒，各工艺参数如表五：
表五
| 料筒1 | 料筒2 | 料筒3 | 机头 | 螺杆转速 |
| 65℃ | 80℃ | 120℃ | 100℃ | 15转/分钟 |
然后，在料筒温度为75-120℃、模具温度为20-25℃、注射压力为100-120MPa条件下注塑成长×宽×厚＝920×610×3.2mm的平板。另外，同时使用同批次的纯Tone-767也在相同条件即料筒温度为75-120℃、模具温度为20-25℃、注射压力为80-110MPa条件下注塑成长×宽×厚＝920×610×3.2mm的平板。然后，用钴-60以的45KGy剂量辐照交联。
依据标准GB1042-79测定它们的弯曲强度和弯曲模量如表六。
表六弯曲强度与收缩率
| 弯曲强度(MPa) | 弯曲模量(MPa) | |
| 纯Tone-767 | 22.03 | 108 |
| 本品(含15％碳素纤维) | 30.05 | 526 |
从上表可知，与聚己内酯产品相比，本发明所述的低温热塑材料的弯曲强度和弯曲模量有大幅提高，表明该材料的刚度有显著提高。
而且，由于碳素纤维具有降低高分子材料收缩率的性能，因此本发明提供的低温热塑材料的收缩率也显著降低。
实施例五：应用实施例
本发明所述的低温热塑材料可应用于医院或其他放疗单位，与三维适形放疗仪器在肿瘤手术配套使用，例如用于癌症病人放疗时放疗部位的面膜和体模制作，也可以使用于需要更高强度的固定腰部的背心和大腿部支具。
以头颈部放疗固定面膜为例：将本发明所述的低温热塑材料制成的面膜片粘结在ABS制成的边框上，此边框的作用是可以将拉伸后的膜片固定在底座上。把带边框的膜片放在65℃的热水中加热3分钟后，用毛巾吸干水分，将膜片部分放在病人的面部，并向下拉伸，然后将边框固定在底座上。这样，就制成了适合于病人自己面部形状的“面罩”，这个“面罩”的特征是病人独有的。医生可以在该模型上直接进行定位划线，免去了在病人身体上划线给病人带来的诸多不便。只需要一次精确定位，下一次再进行放疗时，直接将“面罩”给病人罩上即可。由于本发明所述的低温热塑材料制成的面膜片的弯曲强度更大，所以病人的头部固定的更牢固，定位也就更准确，提高了鼻咽癌放疗质量，确保病人治疗的准确性。而且由于碳素纤维具有降低高分子材料收缩率的功能，故而本发明提供的低温热塑材料的收缩率也较低，患者会感到更舒适。
随着放射治疗技术的飞速发展，对精确定位及体表标记的要求越来越高，而放疗固定面膜将成为放疗定位不可缺少的辅助产品，而本发明所述的低温热塑材料将在放疗上的应用更好地满足这种要求。
Claims (2)
1.一种用于癌症病人放疗面膜和体模的低温热塑材料，其特征在于，其组分按重量比为：聚己内酯70-95份，碳素纤维5-30份。
2.如权利要求1所述的低温热塑材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
A)造粒：将碳素纤维和聚己内酯在双螺杆挤出机中进行造粒，造粒的温度为65-160℃；
B)制板：用注塑法或挤出法制成所需厚度的平板，其中注塑成型的条件为料筒温度为75-120℃、模具温度为20-25℃、注射压力为100-120MPa，制成的平板厚度为1.6～3.5mm；
C)冲孔：用冲孔机按1％-42％网孔的要求冲孔；
D)交联：用钴-60辐照处理。
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