CN103143067B - 一种水体系抗菌表面涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种水体系抗菌表面涂层及其制备方法，其特征在于包括附着在医用器械基体表面上的底层涂层和附着在所述底层涂层上的表层涂层；其中，所述底层涂层的重量组成如下：水性粘合剂 20～50份，水性表面活性剂 0.05～0.3份，水性增稠剂 1～5份，去离子水 10～50份。所述表层涂层的重量组成如下：水溶性大分子 5～10份，水性表面活性剂 0.05～0.3份，水性粘合剂 1～5份，去离子水 40～80份，水溶性抗菌剂 0.05～0.3份。与现有技术相比较，本发明环境友好、能够有效降低表面摩擦阻力且抗菌效果好。

Description

一种水体系抗菌表面涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及到医用器材领域，具体指一种用于聚合物基材的水体系抗菌表面涂层及其制备方法。 

背景技术

随着医学技术的发展，介入治疗导管被广泛地应用到临床治疗中。许多需要短期或长期与人体组织接触的器械，如导管、导丝等在插入或拔出时会跟与之接触的组织发生摩擦，由此可能造成对组织的损伤进而引发炎症等不良反应。因此，为降低手术风险，减轻病人痛苦，临床常采用润滑剂如硅油、石蜡油、凡士林等涂覆在导管表面。然而涂覆在器械表面的润滑剂难以持久，润滑性不佳，而且不利于手术操作。为改进润滑剂的这些弊端，人们陆续开发出了各种亲水表面涂层，使导管表面在干态不润滑，吸水后形成亲水性表面涂层，从而大大降低了导管表面的摩擦系数，减轻了对人体组织的损伤，并为介入治疗手术操作带来极大方便。但是，介入导管的使用有可能产生创口细菌感染，继而引起一系列的炎症反应，甚至危及患者生命。因此，人们希望介入导管可以同时具有抗菌和杀菌的功能。 

利用亲水涂层以改进医疗器械的润滑性的许多方法，已为人们所熟悉。如欧洲专利EP0093093B2、欧洲专利申请号EP0389623、EP0454293与EP0379156，美国专利US4119094、US4792914、US5041100，另外还有PCT出版号为W090/05162和W091/19756中公开的技术。专利CN1442458A在有机溶剂体系聚合合成了一种可固化的亲水聚合物，将聚合物涂覆到器械表面，经两步固化形成亲水润滑膜。 

授权公告号为CN101455861A公开了一种《在医用导管高分子材料表面制备润滑性涂层的方法》，其采用亲水性聚合物单体在溶剂中引发聚合得到亲水性预聚体，再将这种亲水性预聚体溶液吸附到预处理过的具有活性的高分子材料表面，然后在紫外等条件下，激发预聚体与高分子材料接枝反应，最终得到亲水润滑的涂层。 

公布号为CN102166377A的中国专利申请公开了一种《医用导管润滑亲水涂层的组合物、制备方法与使用方法》，其将亲水性聚合物溶解于有机溶剂，将溶液涂覆到聚合物基材上，干燥后形成亲水性表面涂层。 

授权公告号为CN1233426C公开了一种《医用润滑液、其使用方法以及医用润滑导管》，其同样将亲水性聚合物溶解于有机溶剂，将聚合物溶液涂覆到聚合物基材上， 干燥形成亲水润滑膜，所不同的是该专利采用了两层涂层法。 

上述这些方法均可以得到亲水表面涂层。但是，不可忽视的是，这些方法都使用了有机溶剂体系，这些有机溶剂的挥发不但带来生产隐患，而且污染环境，伤害到工人的健康。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种环境友好且具有杀菌抗菌作用的水体系抗菌表面涂层。 

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种环境友好且具有杀菌抗菌作用的水体系抗菌表面涂层的制备方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该水体系抗菌表面涂层，其特征在于包括附着在医用器械基体表面上的底层涂层和附着在所述底层涂层上的表面涂层； 

其中，所述底层涂层的重量组成如下： 

所述表层涂层的重量组成如下： 

所述的水性表面活性剂选自磷酸三钠、六偏磷酸钠、烷基酚聚乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或硫酸月桂酯； 

所述的水性增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维丝、羟丙基纤维素或聚丙烯酸； 

所述的水溶性大分子选自聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙二醇； 

所述的水溶性抗菌剂选自季铵盐、季铵盐衍生物或纳米银。； 

所述的季铵盐衍生物优选3-（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵或有机硅季铵盐。 

较好的，所述的水性粘合剂可以选自水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性酚醛树脂、水性环氧树脂及上述各种树脂改性的水性树脂中的一种或多种。 

上述水体系抗菌表面涂层的制备方法，其特征在于包括下述步骤： 

1）将待处理医用器械基体放入乙醇或者丙酮中在40～50KHz下超声清洗5~10min，除去所述待处理医用器械基体表面的污垢，干燥； 

2）按配比称重所述底层涂层的各组分并混合均匀，得到底层涂层混合液；采用浸涂、喷涂或者涂刷的方式将所述底层涂层混合液均匀涂覆在清洗好的医用器械基体上，在60~90℃下烘烤3~10min即形成所述的底层涂层；所述底层涂层的厚度为1~5微米； 

3)按配比称重好所述表层涂层中各组分并混合均匀，得到表层混合液；采用浸涂、喷涂或者涂刷的方式将所述的表层混合液均匀涂覆在所述的底层涂层上，在60~90℃下烘烤10~30min后即形成所述的表层涂层，所述表层涂层的厚度为50~65微米。 

本发明与现有技术相比具有下列优点和效果： 

1、由于使用了水性涂料系统，对于涂层制作的环境要求降低，可在较高湿度的环境下操作； 

2、由于使用了水性涂料系统，制备步骤得到了极大的简化，涂层烘干后的耐水性较好，长时间放置也不会影响润滑性及涂层的粘附性； 

3、由于使用了水性涂料系统，本发明的技术路线解决了现在有技术带来的有机溶剂挥发（VOC）的问题，使得生产场所的环境得到改善，安全隐患降低，同时免除有机溶剂对工人身体的伤害，保护了环境； 

4、水性涂料体系利于添加各种水溶性的抗菌剂和杀菌剂，可赋于涂层抗菌杀菌的功能。涂料干燥成膜后的抗菌性符合GB/T20944.1-2007标准要求。 

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。 

实施例1 

底层涂层配制：称量水性聚氨酯树脂（帝斯曼公司生产，固含量40%，）20g，十二烷基硫酸钠0.1g，羧甲基纤维素1g，去离子水20g，混匀，静置24小时脱泡后，得到底层涂层混合液。 

表层涂层配制：称量聚乙烯吡咯烷酮5g，水性聚氨酯树脂5g（固含量40%），十二烷基硫酸钠0.1g，有机硅季铵盐（广州市诺康化工生产，型号HM98）0.3g，去离子水40g，混匀，静置24小时脱泡，得到表层涂层混合液待用。 

将PVC导管浸入到乙醇中，在40KHz下超声清洗10min，除去表面的污垢，干燥；然后浸入配制好的底层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在70℃烘烤6min至干透；采用扫描电镜检测到底层涂层的厚度为3微米。然后再放入表层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在60℃烘烤30min；得到表层涂层的厚度为60微米。得到亲水润滑并抗菌的PVC导管。 

采用赵成如等《超滑导尿管表面涂层性能研究》中的方法测试PVC导管表面的摩擦力为18N，涂层后的亲水润滑的PVC导管的摩擦力为0.5N。同样方法测得的市售福瑞达的PVC亲水润滑导尿管的摩擦力为1.8N。涂料干燥成膜后的抗菌性用琼脂扩散法测定，符合GB/T20944.1-2007的标准，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率都达到100%。 

实施例2 

底层涂层配制：称量水性聚丙烯酸树脂（帝斯曼公司生产，固含量40%）20g，磷酸三钠0.15，羧甲基纤维素1.5g，去离子水30g，混匀，静置24小时脱泡后即得到所述的底层涂层混合液。 

表层涂层配制：称量聚乙烯吡咯烷酮6g，聚丙烯酸树脂（帝斯曼公司生产，固含量40%）2g，磷酸三钠0.15，去离子水50g，3-（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵（美国道康宁DC-5700）0.15g，混匀，静置24小时脱泡后即得到所述的表层涂层混合液。 

将乳胶导管浸入到乙醇中，在45KHz下超声清洗7min，除去表面的污垢，干燥；然后浸入制备好的底层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在60℃烘烤10min至干透；采用扫描电镜检测到底层涂层的厚度为1微米。然后再放入制备好的表层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在60℃烘烤30min；得到表层涂层的厚度为52微米。至此已经制备得到亲水润滑的抗菌乳胶导管。 

实施例3 

底层涂层配制：称量水性双酚A型环氧树脂（帝斯曼公司生产，固含量40%）20g，聚氧乙烯烷基酯0.15g，羧甲基纤维素1.5g，去离子水30g，混匀，静置24小时脱泡即得到底层涂层混合液； 

表层涂层配制：称量聚乙烯吡咯烷酮6g，水性聚氨酯树脂（帝斯曼公司生产，固含量40%）1g，水性聚丙烯酸树脂（帝斯曼公司生产，固含量40%）1g，聚氧乙烯烷基酯0.15g，去离子水50g，纳米银（北京洁尔爽生产，型号SCJ-951）0.05g，混匀，静置24小时脱泡后即得到表层涂层混合液。 

将硅胶导管浸入到乙醇中，在50KHz下超声清洗5min，除去表面的污垢，干燥；然后浸入底层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在90℃烘烤3min至干透，扫描电镜测得底层涂层的厚度为5微米。然后再放入表层混合液中浸泡10秒钟，取出后在90℃烘烤10min；得到表层涂层的厚度为55微米。得到亲水润滑并抗菌的硅胶导管。 

实施例4 

底层涂层配制：称量水性醇酸树脂30g（固含量40%），六偏磷酸钠0.06g，甲基纤维素3g，去离子水30g，混匀，静置24小时脱泡后即得到底层涂层混合液； 

表层涂层配制：称量聚丙烯酰胺7g，水性醇酸树脂3g（固含量40%），烷基酚聚乙烯醚0.05g，去离子水60g，十二烷基二甲基苄基溴化铵（新洁尔灭）0.10g，混匀，静置24小时脱泡后即得到表层涂层混合液。 

将尼龙导管浸入到乙醇中，在50KHz下超声清洗5min，除去表面的污垢，干燥；然后浸入底层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在80℃烘烤5min至干透，扫描电镜测得底层涂层的厚度为5微米。然后再放入表层混合液中浸泡10秒钟，取出后在80℃烘烤15min；得到表层涂层的厚度为55微米。得到亲水润滑的尼龙导管。 

实施例5 

底层涂层配制：称量水性聚酯树脂40g（固含量40%），烷基聚氧乙烯醚0.20g，聚丙烯酸4g，去离子水30g，混匀，静置24小时脱泡后待用； 

表层涂层配制：称量聚丙烯酰胺8.6g，水性酚醛树脂10g（固含量40%），十二烷基磺酸钠0.2g，3-（三甲氧基硅烷基）丙基二甲基十八烷基氯化铵（美国道康宁DC-5700）0.2g，去离子水70g，混匀，静置24小时脱泡，待用。 

将橡胶导管浸入到乙醇中，在50KHz下超声清洗5min，除去表面的污垢，干燥；然后浸入底层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在90℃烘烤5min至干透，扫描电镜测得底层涂层的厚度为5微米。然后再放入表层混合液中浸泡10秒钟，取出后在90℃烘烤20min；得到表层涂层的厚度为55微米。得到亲水润滑的橡胶导管。 

实施例6 

底层涂层配制：称量水性酚醛树脂50g（固含量40%），硫酸月桂酯钠0.30g，羟丙基纤维素5g，去离子水30g，混匀，静置24小时脱泡后得到底层涂层混合液； 

表层涂层配制：称量聚乙二醇10g，水性聚酯树脂7.5g（固含量40%），硫酸月桂酯钠0.3g，去离子水80g，有机硅季铵盐（广州市诺康化工厂生产，型号HM98）0.25g混匀，静置24小时脱泡即得到表层涂层混合液。 

将聚氨酯导管浸入到乙醇中，在50KHz下超声清洗5min，除去表面的污垢，干燥；然后浸入底层涂层混合液中浸泡10秒钟，取出后在70℃烘烤5min至干透，扫描电镜测得底层涂层的厚度为5微米。然后再放入表层混合液中浸泡10秒钟，取出后在70℃烘烤20min；得到表层涂层的厚度为55微米。得到亲水润滑的聚氨酯导管。 

上述实施例2至6所制备的亲水润滑导管的摩擦力均在0.5N左右，抗菌性均符合GB/T20944.1-2007的标准，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率都达到100%。 

Claims (4)

1.一种水体系抗菌表面涂层，其特征在于包括附着在医用器械基体表面上的底层涂层和附着在所述底层涂层上的表层涂层；

其中，所述底层涂层的重量组成如下：

所述表层涂层的重量组成如下：

所述的水性表面活性剂选自磷酸三钠、六偏磷酸钠、烷基酚聚乙烯醚、烷基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基酯、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或硫酸月桂酯；

所述的水性增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维丝、羟丙基纤维素或聚丙烯酸；

所述的水溶性大分子选自聚丙烯酰胺；

所述的水溶性抗菌剂选自季铵盐或季铵盐衍生物。

2.根据权利要求1所述的水体系抗菌表面涂层，其特征在于所述的水性粘合剂选自水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性酚醛树脂、水性环氧树脂及上述各种树脂改性的水性树脂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的水体系抗菌表面涂层，其特征在于所述的季铵盐衍生物为3-(三甲氧基硅烷基)丙基二甲基十八烷基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵或有机硅季铵盐。

4.如权利要求1、2或3所述的水体系抗菌表面涂层的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将待处理医用器械基体放入乙醇或者丙酮中在40～50KHz下超声清洗3～10min，除去所述待处理医用器械基体表面的污垢，干燥；

2)按配比称重所述底层涂层的各组分并混合均匀，得到底层涂层混合液；采用浸涂、喷涂或者涂刷的方式将所述底层涂层混合液均匀涂覆在清洗好的医用器械基体上，在60～90℃下烘烤10～30min即形成所述的底层涂层；所述底层涂层的厚度为1～5微米；

3)按配比称重好所述表层涂层中各组分并混合均匀，得到表层混合液；采用浸涂、喷涂或者涂刷的方式将所述的表层混合液均匀涂覆在所述的底层涂层上，在60～90℃下烘烤10～30min后即形成所述的表层涂层，所述表层涂层的厚度为50～65微米。