CN104448678A - 一种医用抗菌abs及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种医用抗菌ABS及其制备方法，按照重量份数配比称取ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT、氧化锌晶须、聚酰胺醚、偶联剂、丁腈橡胶、过氧化二异丙苯、ACR、抗氧剂、CPE、PVC、三氧化二锑和N-苯基马来酰亚胺，混合均匀后挤出造粒即可；产品热变形温度110-130℃，拉伸强度45-65MPa；大肠杆菌抗菌率95.9-99.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率97.5-99.5%；简支梁冲击强度45-55kJ/m，弯曲强度75-95MPa；弯曲模量2.5-4.5GPa，维卡软化点125-145℃。

Description

一种医用抗菌ABS及其制备方法

技术领域

本申请属于医用新材料工艺领域，尤其涉及一种医用抗菌ABS及其制备方法。

背景技术

生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。由生物分子构成生物材料，再由生物材料构成生物部件。随着生物技术的发展，不同学科的科学家进行了广泛合作，从而使制造具有完全生物功能的人工器官展示出美好的前景。人体组织和器宫的修复，将从简单的利用器械机械固定发展到再生和重建有生命的人体组织和器宫；从短寿命的组织和器官的修复发展至永久性的修复和替换。这一医学革命（特别是外科学），对生命利学和材料等相关学科的发展提出了诸多需求，对生物医学材料的发展产生了重要的促进作用。发展中国生物医学材料的建议生物医用材料学生物医用材料是材料科学与工程的重要分支，其最大特点是学科交叉广泛、应用潜力巨大、挑战性强。随着新材料、新技术、新应用的不断涌现，吸引了许多科学家投人这一领域的研究，成为当今材料学研究最活跃的领域之一。在中国，生物医学材料的研究虽然取得一些令人瞩目的成果，但整体水平不高，跟踪研究多，源头创新少。在产业化方面，生物医学材料及其制品占世界市场的份额不足2%，主要依靠进口，产品技术结构和水平基本上处于初级阶段。结合中国国情和学科发展趋势，按照"有所为，有所不为，重点突破"的原则，我们建议，应在五个方面开展重点研究。一是生物结构和生物功能的设计和构建原理研究。着重研究具有诱导组织再生的骨、软骨及肌腱等基底材料和框架结构的设计及其仿生装配；二是表面/界面过程-材料与机体之间的相互作用机制研究。从细胞和分子水平深入研究材料与特定细胞、组织之间的表面/界面作用，揭示影响生物相容性的因素及本质。三是生物导向性及生物活性物质的控释机理研究。研究可自控或靶向释放蛋白、基因等特异性生物活性物质的材料的设计以及生物导向性原理；用于组织细胞和基因治疗的半渗透聚合物膜的设计、自装配及特异性细胞密封技术；四是生物降解/吸收的调控机制研究。研究生物降解/吸收材料的分子结构和生物环境对其降解的影响、降解/吸收速度的调控、降解/吸收及代谢机制，以及降解产物对机体的影响。其目标是为组织工程化人工器官生物材料及药物控释材料的自成、改性方法提供理论基础，实现材料参与生命过程和构建生命组织的目的。五是材料的制备方法学和质量控制体系研究。主要研究生物医用材料及修复体的计算机辅助设计；通过上述研究的开展，将使中国生物材料的研究水平有较大提高，为中国生物医用材料科学及其产业的发展奠定坚实的基础。生物医用材料为挽救生命和提高人民健康水平做出了重大贡献，当前正面临重大突破。中国加入 WTO后，生物医用材料产业将面临更大的挑战和更多的机遇，生物材料科学工作者任重而道远。我们相信，在国家的大力支持下，跨部门、跨学科通力合作，通过走自力更生与技术引进相结合的发展之路，在生物材料组织工程化、分子设计、仿生模拟、智能化药物控释等方面重点投人，生物医用材料必将为全面提高人们的生活水平，造福人类做出更大的贡献。

抗菌塑料是一类在使用环境中本身对沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起抑制或杀灭作用的塑料，通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁。目前，抗菌塑料主要通过在普通塑料中添加少量抗菌剂的方法获得。抗菌塑料使用中首先要满足塑料作为基本材料使用时对其物理、化学、机械等性能的必要要求，同时要考虑具备抗菌这一特殊功能的要求以及由此产生的附加因素。中国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究，现有医用高分子材料60多种，制品达400余种，用于医疗的聚甲基PVC酸甲酯每年达300t。然而，中国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段，还没有能够建立在分子设计的基础上。因此，应该以材料的结构与性能关系，材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。发展趋势，研究开发满足生物相容性和血液相容性材料，以聚烯烃、聚硅氧烷、氟碳聚合物和聚氨酯为重点；开发控制药物释放、人工脏器、医疗器械和控制生育所用材料。发展小型化、便携带、内埋化等类型的人工器官装置。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名：Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers，简称ABS。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。 ABS树脂是丙烯腈、1，3-丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。可以在-25℃~60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。而且可与多种树脂配混成共混物。现在主要用于合金，塑料，以及ABS牌号。ABS塑胶原料树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。PC和ABS的合金可以克服两种原料自身的缺点，发扬对方的优点，将两者共混后，其一可以提高ABS的耐热性、冲击和拉伸强度，其二可以降低聚碳酸酯熔体粘度，改善加工性能，降低了PC缺口敏感性，改善了PC应力开裂状况，降低了生产成本。特别是由于PC/ABS合金提供了更好的总体成本和优良的低温缺口冲击强度（见下图）使得PC/ABS合金得到迅速发展和应用，其发展速度超过了PC、ABS本身和PC的其它合金的发展速度。整体优越的耐热性、强度和加工性是PC/ABS合金得以迅速发展的原因，因此PC为连续相的PC/ABS合金具有更加广阔的应用市场。ABS塑料的成型温度为180-250℃，但是最好不要超过240℃，此时树脂会有分解。ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度(丁二烯的特性)、耐热和耐腐蚀性(丙烯腈的优良性能)，且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。ABS是20世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，一般来说汽车、器具和电子电器是ABS树脂三大应用领域，然而不同地区和国家ABS树脂的消费结构存在很大差异，在汽车领域中美国和西欧的消费比较高，约占22-24%，日本占15%左右，远东地区仅占5%，在器具方面日本占27%，西欧占24%，美国占20%，在电子电器领域远东地区所占比例高达50%左右，日本西欧约占23-26%，美国仅占10%左右。此外日本在杂品方面的应用比例高达28%，美国在建筑建材方面应用比例占13-16%。ABS树脂可以注塑、挤出或热成型。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种大肠杆菌抗菌率、金黄色葡萄球菌抗菌率、拉伸强度和冲击强度高的医用抗菌ABS及其制备方法是非常必要的。

发明内容

解决的技术问题：

本申请针对上述技术问题，提供一种医用抗菌ABS及其制备方法，解决现有医用新材料大肠杆菌抗菌率、金黄色葡萄球菌抗菌率、拉伸强度和冲击强度低等技术问题。

技术方案：

一种医用抗菌ABS，所述医用抗菌ABS的原料按重量份数配比如下：ABS100份；TPE10-30份；纳米磷酸锆载银抗菌剂2-8份；PBT5-25份；氧化锌晶须1-5份；聚酰胺醚15-35份；偶联剂1.5-5.5份；丁腈橡胶4-16份；硬脂酸0.3-0.7份；ACR为5-25份；抗氧剂0.05-0.45份；CPE为5-15份；PVC10-30份；三氧化二锑为5-25份；N-苯基马来酰亚胺为20-40份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述医用抗菌ABS的原料按重量份数配比如下：ABS100份；TPE15-25份；纳米磷酸锆载银抗菌剂4-6份；PBT10-20份；氧化锌晶须2-4份；聚酰胺醚20-30份；偶联剂2.5-4.5份；丁腈橡胶8-12份；硬脂酸0.4-0.6份；ACR为10-20份；抗氧剂0.15-0.35份；CPE为7-13份；PVC15-25份；三氧化二锑为10-20份；N-苯基马来酰亚胺为25-35份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述医用抗菌ABS的原料按重量份数配比如下：ABS100份；TPE20份；纳米磷酸锆载银抗菌剂5份；PBT15份；氧化锌晶须3份；聚酰胺醚25份；偶联剂3.5份；丁腈橡胶10份；硬脂酸0.57份；ACR为15份；抗氧剂0.25份；CPE为10份；PVC20份；三氧化二锑为15份；N-苯基马来酰亚胺为30份。

作为本发明的一种优选技术方案：所述偶联剂采用硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂。

作为本发明的一种优选技术方案：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂2246。

作为本发明的一种优选技术方案：所述医用抗菌ABS的制备方法，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT、氧化锌晶须、聚酰胺醚、偶联剂、丁腈橡胶、过氧化二异丙苯、ACR、抗氧剂、CPE、PVC、三氧化二锑和N-苯基马来酰亚胺；

第二步：将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至70-90℃，搅拌40-60min，搅拌速度200-300转/分钟；

第三步：然后加入剩余原料，升温至100-120℃，搅拌10-30min，搅拌速度300-500转/分钟；

第四步：将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速60-80转/分钟，挤出造粒。

 有益效果：

本发明所述一种医用抗菌ABS及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品热变形温度110-130℃，拉伸强度45-65MPa；2、大肠杆菌抗菌率95.9-99.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率97.5-99.5%；3、简支梁冲击强度45-55kJ/m，弯曲强度75-95MPa；4、弯曲模量2.5-4.5GPa，维卡软化点125-145℃，可以广泛生产并不断代替现有材料。

具体实施方式

实施例1:

按照重量份数配比称取ABS100份；TPE10份；纳米磷酸锆载银抗菌剂2份；PBT5份；氧化锌晶须1份；聚酰胺醚15份；硅烷偶联剂1.5份；丁腈橡胶4份；硬脂酸0.3份；ACR为5份；抗氧剂2246为0.05份；CPE为5份；PVC10份；三氧化二锑为5份；N-苯基马来酰亚胺为20份。

将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至70℃，搅拌40min，搅拌速度200转/分钟，然后加入剩余原料，升温至100℃，搅拌10min，搅拌速度300转/分钟。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速60转/分钟，挤出造粒。

产品热变形温度110℃，拉伸强度45MPa；大肠杆菌抗菌率95.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率97.5%；简支梁冲击强度45kJ/m，弯曲强度75MPa；弯曲模量2.5GPa，维卡软化点125℃。

 实施例2:

按照重量份数配比称取ABS100份；TPE30份；纳米磷酸锆载银抗菌剂8份；PBT25份；氧化锌晶须5份；聚酰胺醚35份；硅烷偶联剂5.5份；丁腈橡胶16份；硬脂酸0.7份；ACR为25份；抗氧剂1010为0.45份；CPE为15份；PVC30份；三氧化二锑为25份；N-苯基马来酰亚胺为40份。

将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至90℃，搅拌60min，搅拌速度300转/分钟，然后加入剩余原料，升温至120℃，搅拌30min，搅拌速度500转/分钟。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速80转/分钟，挤出造粒。

产品热变形温度115℃，拉伸强度50MPa；大肠杆菌抗菌率96.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率98%；简支梁冲击强度48kJ/m，弯曲强度80MPa；弯曲模量3GPa，维卡软化点130℃。

 实施例3:

按照重量份数配比称取ABS100份；TPE15份；纳米磷酸锆载银抗菌剂4份；PBT10份；氧化锌晶须2份；聚酰胺醚20份；铝酸酯偶联剂2.5份；丁腈橡胶8份；硬脂酸0.4份；ACR为10份；抗氧剂1010为0.15份；CPE为7份；PVC15份；三氧化二锑为10份；N-苯基马来酰亚胺为25份。

将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至75℃，搅拌45min，搅拌速度220转/分钟，然后加入剩余原料，升温至105℃，搅拌15min，搅拌速度350转/分钟。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速65转/分钟，挤出造粒。

产品热变形温度120℃，拉伸强度55MPa；大肠杆菌抗菌率97.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率98.5%；简支梁冲击强度50kJ/m，弯曲强度85MPa；弯曲模量3.5GPa，维卡软化点135℃。

 实施例4:

按照重量份数配比称取ABS100份；TPE25份；纳米磷酸锆载银抗菌剂6份；PBT20份；氧化锌晶须4份；聚酰胺醚30份；铝酸酯偶联剂4.5份；丁腈橡胶12份；硬脂酸0.6份；ACR为20份；抗氧剂1010为0.35份；CPE为13份；PVC25份；三氧化二锑为20份；N-苯基马来酰亚胺为35份。

将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至85℃，搅拌55min，搅拌速度280转/分钟，然后加入剩余原料，升温至115℃，搅拌25min，搅拌速度450转/分钟。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速75转/分钟，挤出造粒。

产品热变形温度125℃，拉伸强度60MPa；大肠杆菌抗菌率98.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率99%；简支梁冲击强度52kJ/m，弯曲强度90MPa；弯曲模量4GPa，维卡软化点140℃。

 实施例5:

按照重量份数配比称取ABS100份；TPE20份；纳米磷酸锆载银抗菌剂5份；PBT15份；氧化锌晶须3份；聚酰胺醚25份；铝酸酯偶联剂3.5份；丁腈橡胶10份；硬脂酸0.57份；ACR为15份；抗氧剂2246为0.25份；CPE为10份；PVC20份；三氧化二锑为15份；N-苯基马来酰亚胺为30份。

将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至80℃，搅拌50min，搅拌速度250转/分钟，然后加入剩余原料，升温至110℃，搅拌20min，搅拌速度400转/分钟。

将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速70转/分钟，挤出造粒。

产品热变形温度130℃，拉伸强度65MPa；大肠杆菌抗菌率99.9%，金黄色葡萄球菌抗菌率99.5%；简支梁冲击强度55kJ/m，弯曲强度95MPa；弯曲模量4.5GPa，维卡软化点145℃。

 以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。

上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种医用抗菌ABS，其特征在于所述医用抗菌ABS的原料按重量份数配比如下：ABS100份；TPE10-30份；纳米磷酸锆载银抗菌剂2-8份；PBT5-25份；氧化锌晶须1-5份；聚酰胺醚15-35份；偶联剂1.5-5.5份；丁腈橡胶4-16份；硬脂酸0.3-0.7份；ACR为5-25份；抗氧剂0.05-0.45份；CPE为5-15份；PVC10-30份；三氧化二锑为5-25份；N-苯基马来酰亚胺为20-40份。

2.根据权利要求1所述的一种医用抗菌ABS，其特征在于所述医用抗菌ABS原料按重量份数配比如下：ABS100份；TPE15-25份；纳米磷酸锆载银抗菌剂4-6份；PBT10-20份；氧化锌晶须2-4份；聚酰胺醚20-30份；偶联剂2.5-4.5份；丁腈橡胶8-12份；硬脂酸0.4-0.6份；ACR为10-20份；抗氧剂0.15-0.35份；CPE为7-13份；PVC15-25份；三氧化二锑为10-20份；N-苯基马来酰亚胺为25-35份。

3.根据权利要求1所述的一种医用抗菌ABS，其特征在于所述医用抗菌ABS的原料按重量份数配比如下：ABS100份；TPE20份；纳米磷酸锆载银抗菌剂5份；PBT15份；氧化锌晶须3份；聚酰胺醚25份；偶联剂3.5份；丁腈橡胶10份；硬脂酸0.57份；ACR为15份；抗氧剂0.25份；CPE为10份；PVC20份；三氧化二锑为15份；N-苯基马来酰亚胺为30份。

4.根据权利要求1所述的一种医用抗菌ABS，其特征在于：所述偶联剂采用硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂。

5.根据权利要求1所述的一种医用抗菌ABS，其特征在于：所述抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂2246。

6.一种权利要求1所述医用抗菌ABS的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：按照重量份数配比称取ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT、氧化锌晶须、聚酰胺醚、偶联剂、丁腈橡胶、过氧化二异丙苯、ACR、抗氧剂、CPE、PVC、三氧化二锑和N-苯基马来酰亚胺；

第二步：将ABS、TPE、纳米磷酸锆载银抗菌剂、PBT和ACR投入反应釜中加热至70-90℃，搅拌40-60min，搅拌速度200-300转/分钟；

第三步：然后加入剩余原料，升温至100-120℃，搅拌10-30min，搅拌速度300-500转/分钟；

第四步：将混合后的物料投入双螺杆挤出机中，料筒温度165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃和200℃，螺杆转速60-80转/分钟，挤出造粒。