CN107936528A - 一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将80重量份的TPU树脂、7‑9重量份的蜡粉、3‑5重量份的二氧化硅和0.5‑1重量份的分散剂搅拌分散均匀，得到基料；步骤2、将2‑5重量份的玻璃纤维和18‑26重量份的钛白粉搅拌混合均匀，然后加入1‑3重量份的硅烷偶联剂，制得混合物；步骤3、将基料、混合物、1‑3重量份的抗氧化剂、0.5‑1重量份的流平剂和1‑3重量份的硬脂酸锌混合均匀，然后混炼8h等步骤。本发明主要解决了传统热塑性聚氨酯橡胶所存在的对皮肤刺激较大、抗弯强度较低的问题，本发明制得的热塑性聚氨酯橡胶的抗拉强度达到29MPa，抗弯强度达到14.3MPa，抗老化性不高于9%，具有良好的综合力学性能。

Description

一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯材料制备技术领域，特别涉及一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法。

背景技术

开睑器是医院眼科专用医疗器械，它用于扩开眼睑（眼睑时眼睛上面和下面的两块组织），多数用于作眼科手术，其作用是扩开医生的手术视野。一般开睑器为螺杆式旋扭开睑器，其操作方法是：用开睑器的钩部勾住眼睑，然后旋进螺杆，把两端开睑杆（即本申请的夹臂）向外扩压，眼睑即被扩开。由此可知，传统的开睑器时需要双手操作的，即一只手需要握住开睑器，以稳定其位置，其另一只手需要旋转螺杆，以扩开眼睑，这样操作对主操作手来说，显得颇为麻烦，特别是在做眼科手术中，一般主刀医生在不需要副操作手帮助时，为了扩开手术视野，其不得不临时放弃正在进行的操作来操作开睑器，这种手术中途暂停的情况容易导致手术意外事故，不利于主刀医生顺畅进行手术，而当副操作手来操作开睑器时，由于眼部的位置狭小，空间有限，双人对眼部进行操作无疑增大了手术难度，也容易造成手术事故，因此，需要双手操作的传统开睑器存在使用不方便的问题。

同时，在做眼部手术过程中，眼睛在高聚灯的照射下，眼部极易干燥而引发患者眼部不适，进而引发手术并发症，其即使眼睛在麻药的情况下会失去大部分知觉，但是眼部的干燥会刺激患者下意识的眨眼睛，其不利于手术的进行，而发现眼部干燥后，对其进行滴眼药湿润时，由于开睑器没有设定安装滴药装置的结构，其不得不寻求副操作手的帮助，导致开睑器功能过于单一。

另外，开睑器的钩部常用不锈钢和TPU（热塑性聚氨酯橡胶）材料制成，而由于不锈钢刚度太大，在使用时易对眼球和眼睑造成损伤，因此，现在流行采用更柔和的TPU材料来作为钩部，但是，由于热塑性聚氨酯橡胶透气性差、抗弯强度低，其在与眼睑接触时，夹臂张开力度变化过大，则容易造成钩部变形太大而与眼睑脱离，在长时间的手术过程中，有相当一部分的患者的眼睑部位会红肿冒汗，进而对眼部造成刺激，其显然不利于手术的顺利进行。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，通过改变现有热塑性聚氨酯橡胶的配方和制备方法，以克服传统热塑性聚氨酯橡胶在应用于钩部时所存在的对皮肤刺激较大、抗弯强度较低的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将80重量份的TPU树脂、7-9重量份的蜡粉、3-5重量份的二氧化硅和0.5-1重量份的分散剂加入反应器内，然后用搅拌机搅拌分散均匀，得到基料；

步骤2、将2-5重量份的玻璃纤维和18-26重量份的钛白粉加入到偶联反应罐中，在80℃下搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将1-3重量份的硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，保温20min后制得混合物；

步骤3、将基料、混合物、1-3重量份的抗氧化剂、0.5-1重量份的流平剂和1-3重量份的硬脂酸锌在搅拌器中混合均匀，然后并一起送至密炼机中混炼8h；

步骤4、混炼结束后，让其凝固成型，得到胶料，对胶料进行后处理即得。

进一步，在步骤1中，搅拌机的搅拌速度为800rad/min，在步骤2中，玻璃纤维和钛白粉混合时的搅拌速度为800rad/min。

进一步，所述钛白粉在使用时要改性处理，其改性处理的具体操作包括：用硅烷偶联剂于100℃下，在去离子水中进行改性处理，反应6-8h即可。

进一步，所述玻璃纤维在使用时要改性处理，其改性处理的具体操作包括：用硅烷偶联剂于80℃下，在去离子水中进行改性处理，反应10h即可。

进一步，在步骤4中，后处理具体包括：对胶料进行切片处理，切片的大小和厚度根据钩部的设计尺寸而定，然后在80℃下高温处理30min，冷却定型后即得到钩部。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法制得的热塑性聚氨酯橡胶材料，主要解决了传统热塑性聚氨酯橡胶所存在的对皮肤刺激较大、抗弯强度较低的问题，通过改变现有热塑性聚氨酯橡胶的配方和制备方法，其制得的热塑性聚氨酯橡胶的抗拉强度达到29MPa，抗弯强度达到14.3MPa，抗老化性不高于9%，具有良好的综合力学性能，能够满足开睑器对钩部材料的要求。

附图说明

图1是本发明的一种开睑器三维结构示意图；

图2是本发明的开睑器主视结构示意图；

图3是图2中A部分的局部放大图；

图4是本发明的钩部展开结构部分示意图；

图5是本发明的锁销机构剖视结构示意图。

附图标记：1为支撑架，2为夹持装置，201为手持臂，3为夹臂，301为推液部，4为连接杆，5为钩部，501为透气孔，502为引流槽，6为锁销机构，601为外套筒，602为内套筒，603为滚珠，604为凹槽，7为推力杆，701为滑动凸块，8为第一传力杆，9为第二传力杆，10为插销，11为引流管。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示，一种开睑器，包括支撑架1、夹持装置2和夹臂3，夹臂3的一端与支撑架1转动连接，夹臂3的另一端与连接杆4固定连接，夹臂3对称设置在支撑架1的两端。连接杆4的悬臂端固定连接钩部5，支撑架1的中部固定连接有锁销机构6，锁销机构6位于支撑架1上远离夹臂3的一侧，夹持装置2转动连接在锁销机构6上，锁销机构6的中部被推力杆7贯穿，推力杆7同时贯穿支撑架1的中部，推力杆7朝向夹臂3的一端通过第一传力杆8分别与夹臂3转动连接，推力杆7的另一端通过第二传力杆9与夹持装置2转动连接，推力杆7能够在锁销机构6内滑动，锁销机构6用于限制推力杆7的滑动。夹持装置2包括对称设置于推力杆7两侧的手持臂201，手持臂201与推力杆7转动连接，当手持臂201向推力杆7的中心线靠拢时，手持臂201通过第二传力杆9带动推力杆7向远离支撑架1的方向移动，进而使推力杆7拉动第一传力杆8，并通过第一拉力杆8带动夹臂3也向推力杆7的中心线靠拢，由此实现夹臂3的合拢动作；相应地，当手持臂201远离推力杆7的中心线移动时，手持臂201通过第二传力杆9带动推力杆7向靠近支撑架1的方向移动，进而使推力杆7拉动第一传力杆8，并通过第一拉力杆8带动夹臂3也向推力杆7的中心线远离，由此实现夹臂3的打开动作。锁销机构6可以通过插销来固定住推力杆7。相对于传统的通过螺杆来实现开睑器的打开和合拢的方式，本发明的开睑器可实现单手操作，能够随时调节眼睑器的开闭大小，同时能够实现随时固定，方便了眼部手术的操作，对患者眼部所造成的不适感显著降低，患者可接受度好，利于手术操作的顺利进行。

进一步地，锁销机构6包括外套筒601和内套筒602，如图5所示，外套筒601的一端固定连接在支撑架1上，另一端与夹持装置2转动连接；内套筒602通过滚珠603与外套筒601转动连接，推力杆7置于内套筒602的内部，内套筒602的内壁设有呈螺旋线分布的凹槽604，推力杆7上设有与凹槽604形面配合的滑动凸块701，滑动凸块701能在凹槽604内自由滑动，当推力杆7沿其轴线方向移动时，内套筒602相对于推力杆7转动（类似于旋转拖把的转原理），此时，只要在外套筒601上设置插销10，通过插销10来限制内套筒602的转动，即可实现限制推力杆7的移动，进而达到固定推力杆7的目的，使开睑器的打开角度得到固定，无需通过手的用力来维持打开角度，节省了使用者的体力消耗，开睑器的使用更稳定。

进一步地，为了使推力杆7在移动过程中不发生偏移，并使锁销机构6的结构更稳定牢固，外套筒601的壁厚大于内套筒602的壁厚。相应地，为了使推力杆7更好地移动，减少其所受的阻力，以便于开睑器顺利打开或合拢，外套筒601与内套筒602之间的间距不小于1mm。

进一步地，为了减少内套筒602转动的阻力，内套筒602的外表面涂覆一层聚四氟乙烯层（图中未画出），聚四氟乙烯层的厚度为150-300μm，优选为230μm。

进一步地，由于一般眼部手术时间较长，为防止因眼部干燥造成患者不适，钩部5首先用热塑性聚氨酯橡胶制成，如图3和图4所示，钩部5上均布多个透气孔501，以提高开睑器在开眼睑时的舒适度。钩部5的表面设有纵横交错的引流槽502，钩部5通过引流管11与连接杆4固定连接，引流管11内充满眼药水，通过引流管11向钩部输送眼药水，钩部5通过引流槽502大致分配至各处，进而对眼睑进行润湿，多余的眼药水则随眼睑流入眼内，进而起到湿润眼部的效果，解决了眼部干燥的问题。

进一步地，为了更好地对眼睑进行润湿，使钩部5与眼睑接触的地方都能被润湿，透气孔501设置在引流槽502上，如图4所示。钩部5的表面覆盖一层海绵层（图中未画出），通过海绵的空间孔状结构来使引流管11流出的眼药水分布更均匀，进而使钩部5与眼睑接触的地方都能被润湿，改善了润湿效果，更好地解决了眼部干燥的问题。

进一步地，为了更好地使本发明的引流管11输出眼药水，连接杆4和夹臂3均具有中空的内腔，且连接杆4与夹臂3连接的端部伸入夹臂3内固定连接，并且夹臂3的中空内腔与连接杆4的中空内腔相互贯通，夹臂3上设置有推液部301和注液口（图中未画出），推液部301包括设置在夹臂3外部的推块和滑动连接在夹臂3内部的推压片，推块和推压片固定连接，推液部301能够在夹臂3上自由滑动。推压片的形状与夹臂3的中空内腔横截面形状相匹配，眼药水通过注液口进入夹臂3的中空腔内，由于在实际使用时，连接杆4和夹臂3的直径均较小，夹臂3的直径一般为2-4mm，连接杆4的直径一般为1-2mm，因此，在未加压的情况下，置于夹臂3和连接杆4内的眼药水不会自行通过引流管11向外流出，因此，推液部301的作用就是利用推液部301上的推压片实现加压，由此使引流管11流出眼药水，进而达到随取随用的效果，便于使用者在手术过程中更方便操作，提高了开睑器的适应性，丰富了开睑器的功能。

考虑到传统的热塑性聚氨酯橡胶由于生物相容性较差，易对眼睑造成过敏感染，抗弯强度较低，不易打开眼睑部位，为有效克服硬热塑性聚氨酯橡胶造成眼疾和抗弯强度较低易变形的问题，所述热塑性聚氨酯橡胶通过以下重量份的组分制成：TPU树脂80份，钛白粉18-26份，蜡粉7-9份，二氧化硅3-5份，玻璃纤维2-5份，硬脂酸锌1-3份，硅烷偶联剂1-3份，抗氧化剂1-3份，流平剂0.5-1份，分散剂0.5-1份。钛白粉的粒度为300-400目，蜡粉和二氧化硅的粒度为100-200目，玻璃纤维的平均单丝直径为100-150μm，长径比为40-50:1，优选为43:1；抗氧化剂优选为抗氧化剂168，流平剂优选为有机硅改性聚硅氧烷，分散剂优选为BYK-ATU分散剂。

上述中，钛白粉和玻璃纤维在使用时需要改性处理，以增加其相容性，使最后形成的热塑性聚氨酯橡胶的综合力学性能较佳，提高其耐久性。具体地说，钛白粉的改性处理的具体操作包括：用硅烷偶联剂于100℃下，在去离子水中进行改性处理，反应6-8h即可；玻璃纤维的改性处理的具体操作包括：用硅烷偶联剂于80℃下，在去离子水中进行改性处理，反应10h即可。

为了更好地实施本发明的热塑性聚氨酯橡胶，热塑性聚氨酯橡胶的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将TPU树脂、蜡粉、二氧化硅和分散剂加入反应器内，然后用搅拌机以800rad/min的转速进行搅拌分散均匀，得到基料；

步骤2、将玻璃纤维和钛白粉加入到偶联反应罐中，在800rad/min的搅拌速度下于80℃中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，保温20min后制得混合物；

步骤3、将基料、混合物、抗氧化剂、流平剂和硬脂酸锌在搅拌器中混合均匀，然后并一起送至密炼机中混炼8h；

步骤4、混炼结束后，让其凝固成型，得到胶料，对胶料进行后处理即可。

进一步地，在步骤4中，后处理具体包括：对胶料进行切片处理，切片的大小和厚度根据钩部的设计尺寸而定，然后在80℃下高温处理30min，冷却定型后即得到钩部。

为了更好地说明本发明的热塑性聚氨酯橡胶，以下列举具体实施例，如表1所示：

表1 实施例1-8的具体配方（以重量份计）

1、力学性能测试：利用万能材料试验机测验抗拉强度和抗弯强度（试验标准分别采用ISO 527和ISO 178进行测试）；

2、抗老化性测试：在人工加速老化箱中老化一周，然后测其性能的下降百分比。

结果如表2所示：

表2实施例1-7的主要性能参数

由表2可知，本发明的热塑性聚氨酯橡胶的抗拉强度达到29MPa，抗弯强度达到14.3MPa，抗老化性不高于9%，具有良好的综合力学性能，特别是具有较高的抗弯强度（一般热塑性聚氨酯橡胶的抗弯强度不足7MPa），能够满足钩部对材料性能的要求，克服了传统热塑性聚氨酯橡胶抗弯强度较低，不易打开眼睑部位的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将80重量份的TPU树脂、7-9重量份的蜡粉、3-5重量份的二氧化硅和0.5-1重量份的分散剂加入反应器内，然后用搅拌机搅拌分散均匀，得到基料；

步骤2、将2-5重量份的玻璃纤维和18-26重量份的钛白粉加入到偶联反应罐中，在80℃下搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将1-3重量份的硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，保温20min后制得混合物；

步骤3、将基料、混合物、1-3重量份的抗氧化剂、0.5-1重量份的流平剂和1-3重量份的硬脂酸锌在搅拌器中混合均匀，然后并一起送至密炼机中混炼8h；

步骤4、混炼结束后，让其凝固成型，得到胶料，对胶料进行后处理即得。

2.如权利要求1所述的用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，搅拌机的搅拌速度为800rad/min，在步骤2中，玻璃纤维和钛白粉混合时的搅拌速度为800rad/min。

3.如权利要求1所述的用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述钛白粉在使用时要改性处理，其改性处理的具体操作包括：用硅烷偶联剂于100℃下，在去离子水中进行改性处理，反应6-8h即可。

4.如权利要求1所述的用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维在使用时要改性处理，其改性处理的具体操作包括：用硅烷偶联剂于80℃下，在去离子水中进行改性处理，反应10h即可。

5.如权利要求1所述的用于开睑器钩部的热塑性聚氨酯橡胶材料的制备方法，其特征在于，在步骤4中，后处理具体包括：对胶料进行切片处理，切片的大小和厚度根据钩部的设计尺寸而定，然后在80℃下高温处理30min，冷却定型后即得到钩部。