CN107286669A - 一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，属于医用材料制备技术领域。本发明先将毛竹粉碎后加入酵母粉混合发酵后收集发酵物，浸泡在阳离子表面活性剂溶液中，再将甲基乙烯基硅橡胶加入混炼机中，并依次加入浸泡后的发酵物、硫化剂、硫化促进剂及乳酸进行混炼，出料得胶料，并将胶料压片后进行辐射硫化，制得改性甲基乙烯基硅橡胶，使用氩气对硅橡胶表面进行等离子体处理后用亲水性溶液浸泡，最后将硅橡胶取出自然风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶，本发明制得的医用硅橡胶生物相容性及环保性较好，同时抗菌能力强，与人体器官之间界面摩擦较小，能提高硅橡胶制品的使用安全性，延长其使用寿命，具有广阔的应用前景。

Description

一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法
技术领域
本发明公开了一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，属于医用材料制备技术领域。
背景技术
随着社会的发展，应用于医疗卫生领域的橡胶制品种类越来越多，如各种药剂瓶胶塞、无菌注射器用活塞、注射用密封胶封、软管、导管、医用气垫、灭菌橡胶医用手套、婴儿奶嘴、输血胶管等。在众多的合成橡胶中，硅橡胶是在其中的佼佼者。
硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶。其具有以下优点：（1）耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作；（2）耐热性能突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温；（3）透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的；（4）具有生理惰性、不会导致凝血的突出特性。由于具有了这些优异的性能，使得硅橡胶在现代医学中发挥了重要作用。
随着现代医学技术和生产的迅速发展，对医用硅橡胶产品的性能提出了更高的要求。而目前现有的医用硅橡胶制品，其生物相容性及产品环保性较差，使用寿命较短，且由于硅橡胶表面疏水，导致材料与人体器官之间界面摩擦较大，容易引起细菌繁殖，使用安全性不强。因此如何克服现有技术的不足，寻求一种综合性能优异的硅橡胶成为业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有的医用硅橡胶生物相容性及环保性较差，使用寿命较短，且由于硅橡胶表面疏水，导致硅橡胶与人体器官之间界面摩擦较大，容易引起细菌繁殖，使用安全性不强的缺陷，提供了一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取毛竹，晒干后破碎，过筛，得毛竹粉末，向毛竹粉末中加入水和酵母粉，搅拌厌氧发酵，发酵结束后收集发酵物；
（2）按质量比1:5将发酵物加入十二烷基三甲基氯化铵溶液中浸泡，浸泡后过滤得滤渣，干燥得干燥物；
（3）按重量份数计，分别选取100～120份甲基乙烯基硅橡胶生胶101、20～30份干燥物、3～5份过氧化二异丙苯、2～4份硬脂酸和3～5份乳酸，加入双辊混炼机中混炼得胶料；
（4）将胶料放置平板硫化机上，压制成胶料片，置于电子束辐照装置中，辐射硫化处理后得改性甲基乙烯基硅橡胶；
（5）按质量比1：10将改性甲基乙烯基硅橡胶加入无水乙醇中浸泡，浸泡后过滤得滤饼，将滤饼放置等离子体装置内，并通入氩气进行等离子体处理，得活化甲基乙烯基硅橡胶；
（6）按质量比1:5:3，分别称取脂肪酸蔗糖酯、无水乙醇中和丙三醇，混合20～30min后得亲水性溶液；
（7）按质量比1:5，将活化甲基乙烯基硅橡胶加入亲水性溶液中浸泡，浸泡后取出固体并风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述水的质量为毛竹粉末质量40～50%，酵母粉质量为毛竹粉末质量5～10%。
步骤（1）中所述的厌氧发酵温度为40～43℃，厌氧发酵时间为5～7天。
步骤（2）中十二烷基三甲基氯化铵溶液的质量分数为5%。
步骤（3）中混炼机的温度为100～120℃。
步骤（4）中平板硫化机的温度为100～120℃，压力为5～10MPa。
步骤（4）中所述的电子束辐照装置中的电子束能量为20～30keV，辐射硫化时间为20～30s。
步骤（5）中所述的等离子体装置的功率为200～300W，温度为100～120℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将毛竹粉碎后发酵，并将发酵物浸泡在阳离子表面活性剂中，可以提高发酵物中的纤维素与硅橡胶间的相容性，接枝在硅橡胶后可以提高硅橡胶的表面亲水性；
（2）本发明利用等离子体对硅橡胶表面改性，目的是在硅橡胶表面引入各种极性基团，提高亲水性，并且等离子体处理对硅橡胶表面具有明显的杀菌作用；
（3）本发明将等离子体处理后的硅橡胶浸泡在亲水性溶液中，接枝亲水基团在硅橡胶表面，提高硅橡胶表面的亲水性，使硅橡胶与人体器官之间界面吻合度较高，可有效提高医用硅橡胶产品的使用安全性；
（4）本发明制得的医用硅橡胶不仅具有良好的力学性能、抗老化性，同时抗菌能力强，与人体器官之间界面摩擦较小，具有无毒、无刺激性、对生物体安全性高的特点。
具体实施方式
称取2～4kg毛竹，晒干后加入竹子破碎机中破碎，破碎后过70～80目筛，得毛竹粉末，向毛竹粉末中加入毛竹粉末质量40～50%水和毛竹粉末质量5～10%酵母粉，搅拌混合20～30min后加入发酵罐中并密封罐口，在40～43℃下厌氧发酵5～7天，发酵结束后收集发酵物，按质量比1:5将发酵物加入质量分数为5%十二烷基三甲基氯化铵溶液中浸泡，浸泡5～10h后过滤得滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60～70℃温度下干燥8～10h，得干燥物，按重量份数计，分别选取100～120份甲基乙烯基硅橡胶生胶101、20～30份干燥物、3～5份过氧化二异丙苯、2～4份硬脂酸和3～5份乳酸，加入双辊混炼机中，在20～50r/min转速下混炼3～5min，随后设置混炼机的温度为100～120℃，在40～80r/min转速下混炼20～30min，混炼后出料得胶料，将胶料放置平板硫化机上，在100～120℃温度下以5～10MPa压力压制成3～5mm厚的胶料片，将胶料片置于电子束辐照装置中，在电子束能量为20～30keV的条件下进行辐射硫化处理20～30s，处理后得改性甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1：10将改性甲基乙烯基硅橡胶加入无水乙醇中浸泡，浸泡40～60min后过滤得滤饼，将滤饼放置等离子体装置内，并向等离子体装置内通入氩气，通气速率为30～50mL/min，通入20～30min后停止通入氩气，并在功率为200～300W，温度为100～120℃的条件下对滤饼进行等离子体处理，处理60～90s后得活化甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1:5:3，分别称取脂肪酸蔗糖酯、无水乙醇中和丙三醇，混合20～30min后得亲水性溶液，按质量比1:5，将活化甲基乙烯基硅橡胶加入亲水性溶液中浸泡，浸泡20～24h后取出固体并自然风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶。
实例1
称取2kg毛竹，晒干后加入竹子破碎机中破碎，破碎后过70目筛，得毛竹粉末，向毛竹粉末中加入毛竹粉末质量40%水和毛竹粉末质量5%酵母粉，搅拌混合20min后加入发酵罐中并密封罐口，在40℃下厌氧发酵5天，发酵结束后收集发酵物，按质量比1:5将发酵物加入质量分数为5%十二烷基三甲基氯化铵溶液中浸泡，浸泡5h后过滤得滤渣，将滤渣放入烘箱中，在60℃温度下干燥8h，得干燥物，按重量份数计，分别选取100份甲基乙烯基硅橡胶生胶101、20份干燥物、3份过氧化二异丙苯、2份硬脂酸和3份乳酸，加入双辊混炼机中，在20r/min转速下混炼3min，随后设置混炼机的温度为100℃，在40r/min转速下混炼20min，混炼后出料得胶料，将胶料放置平板硫化机上，在100℃温度下以5MPa压力压制成3mm厚的胶料片，将胶料片置于电子束辐照装置中，在电子束能量为20keV的条件下进行辐射硫化处理20s，处理后得改性甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1：10将改性甲基乙烯基硅橡胶加入无水乙醇中浸泡，浸泡40min后过滤得滤饼，将滤饼放置等离子体装置内，并向等离子体装置内通入氩气，通气速率为30mL/min，通入20min后停止通入氩气，并在功率为200W，温度为100℃的条件下对滤饼进行等离子体处理，处理60s后得活化甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1:5:3，分别称取脂肪酸蔗糖酯、无水乙醇中和丙三醇，混合20min后得亲水性溶液，按质量比1:5，将活化甲基乙烯基硅橡胶加入亲水性溶液中浸泡，浸泡20h后取出固体并自然风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶。
实例2
称取3kg毛竹，晒干后加入竹子破碎机中破碎，破碎后过75目筛，得毛竹粉末，向毛竹粉末中加入毛竹粉末质量45%水和毛竹粉末质量8%酵母粉，搅拌混合25min后加入发酵罐中并密封罐口，在42℃下厌氧发酵6天，发酵结束后收集发酵物，按质量比1:5将发酵物加入质量分数为5%十二烷基三甲基氯化铵溶液中浸泡，浸泡8h后过滤得滤渣，将滤渣放入烘箱中，在65℃温度下干燥9h，得干燥物，按重量份数计，分别选取110份甲基乙烯基硅橡胶生胶101、25份干燥物、4份过氧化二异丙苯、3份硬脂酸和4份乳酸，加入双辊混炼机中，在35r/min转速下混炼4min，随后设置混炼机的温度为110℃，在60r/min转速下混炼25min，混炼后出料得胶料，将胶料放置平板硫化机上，在110℃温度下以8MPa压力压制成4mm厚的胶料片，将胶料片置于电子束辐照装置中，在电子束能量为25keV的条件下进行辐射硫化处理25s，处理后得改性甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1：10将改性甲基乙烯基硅橡胶加入无水乙醇中浸泡，浸泡50min后过滤得滤饼，将滤饼放置等离子体装置内，并向等离子体装置内通入氩气，通气速率为40mL/min，通入25min后停止通入氩气，并在功率为250W，温度为110℃的条件下对滤饼进行等离子体处理，处理75s后得活化甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1:5:3，分别称取脂肪酸蔗糖酯、无水乙醇中和丙三醇，混合25min后得亲水性溶液，按质量比1:5，将活化甲基乙烯基硅橡胶加入亲水性溶液中浸泡，浸泡22h后取出固体并自然风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶。
实例3
称取4kg毛竹，晒干后加入竹子破碎机中破碎，破碎后过80目筛，得毛竹粉末，向毛竹粉末中加入毛竹粉末质量50%水和毛竹粉末质量10%酵母粉，搅拌混合30min后加入发酵罐中并密封罐口，在43℃下厌氧发酵7天，发酵结束后收集发酵物，按质量比1:5将发酵物加入质量分数为5%十二烷基三甲基氯化铵溶液中浸泡，浸泡10h后过滤得滤渣，将滤渣放入烘箱中，在70℃温度下干燥10h，得干燥物，按重量份数计，分别选取120份甲基乙烯基硅橡胶生胶101、30份干燥物、5份过氧化二异丙苯、4份硬脂酸和5份乳酸，加入双辊混炼机中，在50r/min转速下混炼5min，随后设置混炼机的温度为120℃，在80r/min转速下混炼30min，混炼后出料得胶料，将胶料放置平板硫化机上，在120℃温度下以10MPa压力压制成5mm厚的胶料片，将胶料片置于电子束辐照装置中，在电子束能量为30keV的条件下进行辐射硫化处理30s，处理后得改性甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1：10将改性甲基乙烯基硅橡胶加入无水乙醇中浸泡，浸泡60min后过滤得滤饼，将滤饼放置等离子体装置内，并向等离子体装置内通入氩气，通气速率为50mL/min，通入30min后停止通入氩气，并在功率为300W，温度为120℃的条件下对滤饼进行等离子体处理，处理90s后得活化甲基乙烯基硅橡胶，按质量比1:5:3，分别称取脂肪酸蔗糖酯、无水乙醇中和丙三醇，混合30min后得亲水性溶液，按质量比1:5，将活化甲基乙烯基硅橡胶加入亲水性溶液中浸泡，浸泡24h后取出固体并自然风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶。
对实例1～3制得的表面亲水抗菌医用硅橡胶与市售医用硅橡胶（对比例）进行性能检测，其检测结果如下表1：
表1
综上所述，本发明制得的表面亲水抗菌医用硅橡胶抗菌性能较好，还具有较好的生物相容性，使用后对人体无刺激反应，不会对人体健康造成损害，且硅橡胶压缩变性率较小，力学性能优良，有效提高了硅橡胶使用寿命。

Claims (8)

1.一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取毛竹，晒干后破碎，过筛，得毛竹粉末，向毛竹粉末中加入水和酵母粉，搅拌厌氧发酵，发酵结束后收集发酵物；
（2）按质量比1:5将发酵物加入十二烷基三甲基氯化铵溶液中浸泡，浸泡后过滤得滤渣，干燥得干燥物；
（3）按重量份数计，分别选取100～120份甲基乙烯基硅橡胶生胶101、20～30份干燥物、3～5份过氧化二异丙苯、2～4份硬脂酸和3～5份乳酸，加入双辊混炼机中混炼得胶料；
（4）将胶料放置平板硫化机上，压制成胶料片，置于电子束辐照装置中，辐射硫化处理后得改性甲基乙烯基硅橡胶；
（5）按质量比1：10将改性甲基乙烯基硅橡胶加入无水乙醇中浸泡，浸泡后过滤得滤饼，将滤饼放置等离子体装置内，并通入氩气进行等离子体处理，得活化甲基乙烯基硅橡胶；
（6）按质量比1:5:3，分别称取脂肪酸蔗糖酯、无水乙醇中和丙三醇，混合20～30min后得亲水性溶液；
（7）按质量比1:5，将活化甲基乙烯基硅橡胶加入亲水性溶液中浸泡，浸泡后取出固体并风干，即可得表面亲水抗菌医用硅橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述水的质量为毛竹粉末质量40～50%，酵母粉质量为毛竹粉末质量5～10%。
3.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的厌氧发酵温度为40～43℃，厌氧发酵时间为5～7天。
4.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）中十二烷基三甲基氯化铵溶液的质量分数为5%。
5.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）中混炼机的温度为100～120℃。
6.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（4）中平板硫化机的温度为100～120℃，压力为5～10MPa。
7.根据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的电子束辐照装置中的电子束能量为20～30keV，辐射硫化时间为20～30s。
8.据权利要求1所述的一种表面亲水抗菌医用硅橡胶的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述的等离子体装置的功率为200～300W，温度为100～120℃。
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