CN114539589B - 一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层及其制备方法 - Google Patents

一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层，成分为聚对二甲苯，由N型、C型、D型和F型中至少一种组成。制备方法包括以下步骤：将注射器进行预处理，在真空供料舱将二甲苯二聚体粉末进行汽化，然后将汽化的二甲苯二聚体进行高温裂解，最后将对二甲苯裂解活化气体多点通入沉积炉，在注射器表面均匀生长聚对二甲苯纳米抗菌涂层。本发明通过多点沉积工艺，解决超细大长径比注射器表面涂层难以均匀化问题，有效提高材料利用率与成膜质量。本发明制备的纳米涂层可显著提高注射器的生物相容性、生物稳定性、耐磨性、耐药液酸碱腐蚀性与干膜润滑性，满足新冠疫苗、传染性疾病疫苗和医美产品等领域对环烯烃聚合物注射器需求。

Description

一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及医疗器械领域，具体涉及一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层制备方法。
技术背景
注射器是医学防控医疗过程中不可缺少的基础器械，是出于产业链终端的医疗器械产品。中硼硅玻璃是目前国际公认的安全药用注射器材料。大量人群需要注射新冠疫苗，对注射器的需求量暴增。然而中硼硅玻璃配方独特、装备精密、工艺复杂且有专利保护，高端技术被国外巨头公司垄断，国内中硼硅玻璃往往依赖于进口，产能严重不足。我国正积极寻找中硼硅玻璃替代材料。
环烯烃聚合物是一种具有环状结构的非晶性透明高分子材料，包括COC(Copolymers of Cycloolefin)和COP(Cyclo Olefin Polymer)两种，具有高透明性、高耐热耐化学性、优异的尺寸稳定性与水蒸汽气密性、高设计自由度、易注塑成型加工等特点，被广泛地应用于制造各种光学、信息、电器材料等。此外，它具有较低的金属离子残留，能耐受pH值大于9 的药液，避免了玻璃材料的脱片和吸附现象，降低药液残留，成为了替代中硼硅玻璃的首选材料。
目前商品化的环烯烃聚合物产品包括日本三井化学公司的APEL及美国泰科纳公司的 TOPAS。然而将环烯烃聚合物材料用作注射器还存在某些缺陷，如环烯烃聚合物注射器滑动性能不足，环烯烃聚合物与药液的长期接触可能会降低药液生物安全性，产生危害等。因此，为提高环烯烃聚合物注射器的生物相容性、生物稳定性，获得优异的干膜润滑性，对环烯烃聚合物注射器进行表面改性至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层及其制备方法，从而克服现有材料及技术的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层，其特征在于纳米涂层为聚对二甲苯，包括N型、C型、D型、F型中的至少一种，纳米涂层厚度20～100 nm，纳米涂层表面粗糙度5～20nm。
一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层制备方法，其特征在于包括以下顺序制备步骤：
(1)以环烯烃聚合物注射器为衬底，对衬底进行清洗、真空除气、干燥净化、真空紫外灯活化预处理，真空除气与干燥净化温度50～120℃，真空紫外灯活化处理时间5～20min；
(2)将二甲苯二聚体粉末放入涂层真空供料舱内，升温至120～150℃汽化，真空供料腔内真空度100～150Pa；
(3)步骤(2)得到的二甲苯二聚体气体通过压差作用定向流动进入裂解炉，升温至500～700℃裂解，裂解炉内真空度50～70Pa；
(4)裂解炉中设置一个气体出口管道，然后对管道进行分流，在沉积炉均匀设置2～8 个气体管道入口，步骤(3)得到的对二甲苯裂解活化气在压差作用下向沉积炉流动，并均匀地通过多个管道入口进入沉积炉，进行多点沉积，沉积炉真空度5～20Pa，温度20～40℃，均匀吸附在由步骤(1)处理后的COC注射器表面，并在表面发生自由基聚合反应，不断生长，制备成纳米抗菌涂层改性表面的COC注射器。
优选的，所述的一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层制备方法，其特征在于在步骤(4)中，将注射器固定在旋转样品台上，将真空室中旋转台温度控制为-20～40℃并以每分钟20圈旋转，使得涂层在注射器表面均匀沉积。
与现有材料及技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)通过多点沉积工艺，解决超细大长径比注射器表面涂层难以均匀化问题，有效提高聚对二甲苯利用率与成膜质量，降低生产成本；(2)聚对二甲苯纳米涂层具有优良的耐磨性能、隔离性能、电气性能、热性能、化学稳定性和生物相容性，可抵御酸碱、盐雾、霉菌、紫外及各种腐蚀性气体的侵害；(3)聚对二甲苯纳米涂层显著提高环烯烃聚合物注射器的生物相容性、生物稳定性、耐磨性、耐药液酸碱腐蚀性与干膜润滑性，适用于新冠疫苗、传染性疾病疫苗、癌症疫苗和医美产品等多种领域对药液注射器要求，可广泛应用。
具体实施方式
下面结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种COC注射器表面纳米抗菌涂层，其特征在于纳米涂层为C型聚对二甲苯纳米涂层厚度60nm，纳米涂层表面粗糙度10nm。
一种COC注射器表面纳米抗菌涂层制备方法，其特征在于包括以下顺序制备步骤：
(1)以COC注射器为衬底，对衬底进行清洗、真空除气、干燥净化、真空紫外灯活化预处理，真空除气与干燥净化温度60℃，真空紫外灯活化处理时间20min；
(2)将二甲苯二聚体粉末放入涂层真空供料舱内，升温至125℃汽化，真空供料腔内真空度130Pa；
(3)步骤(2)得到的二甲苯二聚体气体通过压差作用定向流动进入裂解炉，升温至650℃裂解，裂解炉内真空度65Pa；
(4)裂解炉中设置一个气体出口管道，然后对管道进行分流，在沉积炉均匀设置6个气体管道入口，步骤(3)得到的对二甲苯裂解活化气在压差作用下向沉积炉流动，并均匀地通过多个管道入口进入沉积炉，进行多点沉积，沉积炉真空度10Pa，温度25℃，均匀吸附在由步骤(1)处理后的COC注射器表面，并在表面发生自由基聚合反应，不断生长，制备成纳米抗菌涂层改性表面的COC注射器。
在步骤(4)中，将注射器固定在旋转样品台上，将真空室中旋转台温度控制为25℃并以每分钟20圈旋转，使得涂层在注射器表面均匀沉积。
实施例2
一种COP注射器表面纳米抗菌涂层，其特征在于纳米涂层为聚对二甲苯，包括C型和D 型结构，质量分数比为1∶1，纳米涂层厚度80nm，纳米涂层表面粗糙度20nm。
一种COP注射器表面纳米抗菌涂层制备方法，其特征在于包括以下顺序制备步骤：
(1)以COP注射器为衬底，对衬底进行清洗、真空除气、干燥净化、真空紫外灯活化预处理，真空除气与干燥净化温度120℃，真空紫外灯活化处理时间5min；
(2)将二甲苯二聚体粉末放入涂层真空供料舱内，升温至150℃汽化，真空供料腔内真空度100Pa；
(3)步骤(2)得到的二甲苯二聚体气体通过压差作用定向流动进入裂解炉，升温至600℃裂解，裂解炉内真空度50Pa；
(4)裂解炉中设置一个气体出口管道，然后对管道进行分流，在沉积炉均匀设置8个气体管道入口，步骤(3)得到的对二甲苯裂解活化气在压差作用下向沉积炉流动，并均匀地通过多个管道入口进入沉积炉，进行多点沉积，沉积炉真空度20Pa，温度40℃，均匀吸附在由步骤(1)处理后的COP注射器表面，并在表面发生自由基聚合反应，不断生长，制备成纳米抗菌涂层改性表面的COP注射器。
在步骤(4)中，将注射器固定在旋转样品台上，将真空室中旋转台温度控制为40℃并以每分钟20圈旋转，使得涂层在注射器表面均匀沉积。
上述仅为本发明的二个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种环烯烃聚合物注射器表面纳米抗菌涂层，其特征在于纳米涂层为聚对二甲苯，包括N型、C型、D型、F型中的至少一种，纳米涂层厚度20～100nm，纳米涂层表面粗糙度5～20nm；该涂层的制备方法包括以下顺序的步骤：
(1)以环烯烃聚合物注射器为衬底，对衬底进行清洗、真空除气、干燥净化、真空紫外灯活化预处理，真空除气与干燥净化温度50～120℃，真空紫外灯活化处理时间5～20min；
(2)将二甲苯二聚体粉末放入涂层真空供料舱，升温至120～150℃汽化，真空供料腔内真空度100～150Pa；
(3)步骤(2)得到的二甲苯二聚体气体通过压差作用定向流动进入裂解炉，升温至500～700℃裂解，裂解炉内真空度50～70Pa；
(4)裂解炉中设置一个气体出口管道，然后对管道进行分流，在沉积炉均匀设置2～8个气体管道入口，步骤(3)得到的对二甲苯裂解活化气在压差作用下向沉积炉流动，并均匀地通过多个管道入口进入沉积炉，进行多点沉积，沉积炉真空度5～20Pa，温度-20～40℃，均匀吸附在由步骤(1)处理后的环烯烃聚合物注射器表面，并在表面发生自由基聚合反应，不断生长，制备成纳米抗菌耐磨涂层改性表面的环烯烃聚合物注射器；将注射器固定在旋转样品台上，将真空室中旋转台温度控制为-20～40℃并以每分钟20圈旋转，使得涂层在注射器表面均匀沉积。
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