CN116159180A - 一种低渗漏的纺织基复合瓣叶及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明指低渗漏的纺织基复合瓣叶及其加工方法。该加工方法为：利用多级浸轧装置在纺织基织物上形成防渗涂层；任一级浸轧装置均包括沿织物进入方向顺次连接的浸轧单元、烘干单元，相邻的任意两级浸轧装置之间，上一级浸轧装置的烘干单元与下一级浸轧装置的浸轧单元连通；防渗涂层的材料组成包括：Ⅲ型胶原、丝素蛋白、白蛋白、聚酯氨酯、聚醚聚氨酯、聚脲聚氨酯、苯乙烯‑异丙烯嵌段共聚物(SIBS)及聚酯‑脲聚氨酯中的至少一种。本发明的防渗涂层可填充织物网孔并深入纤维内部，制得低渗透的纺织基复合瓣叶；同时，浸轧后的防渗涂层与纺织基层的纤维材料在微观上形成机械互锁的结构，可以在瓣叶的反复弯曲过程中保持不脱落，具有更优异的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于人工瓣膜技术领域，尤指一种低渗漏的纺织基复合瓣叶及其加工方法。
背景技术
瓣膜性心脏病(valvular heart disease，VHD)是人类健康的主要杀手之一，全球每年有数百万人患病。目前，临床上的治疗方法包括药物治疗，瓣膜修复以及瓣膜置换。瓣膜置换包括机械瓣膜与生物瓣膜。人工心脏机械瓣膜具有较好的耐用性，但容易形成血栓，且患者术后需终生抗凝；植入生物瓣患者虽不用服药，但由于生物瓣会产生钙化、降解等问题，其使用寿命较短。
近年来，研究人员开始研究聚四氟乙烯，聚氨酯，聚酯等生物相容性合成高分子材料在人工心脏瓣膜的应用。然而，现今的高分子人工瓣膜材料制备方法还存在材料力学性能达不到应用要求以及材料内皮化缓慢易产生血栓等问题。王璐等(CN 113274169 A)运用编织技术制备了径向增强的纺织基的高分子瓣叶，但是瓣叶单纯由编织物和金属丝组成，孔隙较大，容易漏血，不利于瓣叶的正常工作。
参阅相关文献CN107206122B公开了用于人工瓣膜的连贯单一层高强度合成聚合物复合材料，并具体公开了一种人工瓣膜，包括：框架；以及小叶，该小叶连接至所述框架，并且能够在张开和闭合位置之间移动，所述小叶包含至少一个连贯单一层和弹性体或弹性材料，所述至少一个连贯单一层包括多个多孔合成聚合物薄膜的层片，每个层片具有孔且包含相同的材料，所述层片粘合在一起而不使用另外的材料，将所述层片粘合在一起，包括：将所述层片放置成堆叠构造，并将所述层片加热至所述聚合物的结晶熔化温度之上，所述弹性体或弹性材料存在于所述孔中以使得所述小叶不可渗透。该文献采用高温熔融方式使高分子聚合物融化并填充至层片的裂纹或者孔隙之中，使得小叶不可渗透。但是，对于纺织基复合瓣叶而言，使聚合物融化的高温条件会破坏纺织基织物的纤维结构，使得最终冷却后的织物变硬，瓣叶开合运动失去纤维支撑。
发明内容
根据本发明的其一方面，本发明提供一种低渗漏纺织基复合瓣叶的加工方法，区别于现有工艺中的高温熔融与浸涂，利用多级浸轧装置在纺织基织物上形成防渗涂层，该防渗涂层可填充织物网孔并深入纤维内部，制得低渗透的纺织基复合瓣叶。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种低渗漏纺织基复合瓣叶的加工方法，包括：
利用多级浸轧装置在纺织基织物上形成防渗涂层；
任一级浸轧装置均包括沿织物进入方向顺次连接的浸轧单元、烘干单元，相邻的任意两级浸轧装置之间，上一级浸轧装置的烘干单元与下一级浸轧装置的浸轧单元连通；
所述防渗涂层的材料组成包括：Ⅲ型胶原、丝素蛋白、白蛋白、聚酯氨酯、聚醚聚氨酯、聚脲聚氨酯、苯乙烯-异丙烯嵌段共聚物(SIBS)及聚酯-脲聚氨酯中的至少一种。
一些技术方案中，所述浸轧单元主要由刚性辊与弹性辊组成，相邻的任意两级浸轧装置的浸轧单元之间，上一级浸轧单元的刚性辊与下一级浸轧单元的弹性辊配合挤轧；或者
各级浸轧装置的浸轧单元中的刚性辊与弹性辊配合挤轧。
一些技术方案中，所述浸轧装置还包括加压单元与真空单元，
所述真空单元包封整个浸轧单元与烘干单元，所述加压单元与弹性辊连接，通过气压或液压驱动配合刚性辊施加压力。
一些技术方案中，所述真空单元的真空度控制在-0.95～0.05MPa之间；和/或，
所述加压单元的压强调节区间为0～5MPa；和/或，
所述烘干单元主要由一个或是多个加热辊组成，且加热温度的可调区间为30～80℃。
一些技术方案中，所述浸轧装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述浸轧单元、烘干单元、加压单元及真空单元电连接，所述控制单元包括：转速控制系统、温度控制系统、压力控制系统及真空度控制系统。
一些技术方案中，所述刚性辊的材质组成为：不锈钢、铬锰钼锻钢、铬镍钼铸钢及压辊硬度在HB14～30的合金球墨铸铁中的一种或者多种的组合；
所述弹性辊的材质组成为：在室温至80℃下具有弹性的丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶及全氟橡胶中的一种或者多种的组合。
一些技术方案中，所述多级浸轧装置实现防渗涂层的工艺参数包括：浸轧的压强在0.02～0.6MPa，浸轧单元的转速在10～100r/min，浸轧次数在1～10次。
一些技术方案中，所述纺织基织物为梭织或针织的编织物，
所述编织物的纤维材料组成为：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、高分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯、芳纶、聚四氟乙烯、聚酯型聚氨酯及聚醚型聚氨酯中的一种或者多种的组合。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供采用上述加工方法制作而成的低渗漏的纺织基复合瓣叶，包括纺织基层与防渗涂层，防渗涂层与纺织基层的纤维材料在微观上形成机械互锁的结构，可以在瓣叶反复弯曲运动保持不脱落，具有优异的耐久性。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种低渗漏的纺织基复合瓣叶，所述瓣叶的渗水率低于5mL/cm2.min-1。
本发明采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
1.本发明针对纺织基复合瓣叶存在孔隙大，直接用于心脏瓣膜瓣叶会导致渗血量大的缺陷，开发的利用多级浸轧装置在纺织基织物上形成防渗涂层的瓣叶，较之相关技术中的高温熔化高分子聚合物以填充片层孔隙的技术手段，本案的浸轧工艺在维持纺织基物纤维活性的基础上，使防渗涂层充分填充织物间隙，降低人工瓣叶使用过程中的渗血量；且较之相关技术中的浸涂手段，经多级浸轧的本案纺织基复合瓣叶，可使防渗涂层深入纤维内部，制作更低渗血量的人工瓣叶；
2.本发明浸轧后的防渗涂层与纺织基层的纤维材料在微观上形成机械互锁的结构，可以在瓣叶的反复弯曲过程中保持不脱落，具有更优异的耐久性；
3.本发明通过将纺织基物浸渍柔软后通过浸轧单元配合施压，使涂层材料在一定轧余率下均匀分布于织物内，然后通过烘干单元进行气蒸烘干；浸轧过程中的各工艺参数和轧车的工作状态稳定，生产效率高，劳动强度低，可实现人工瓣叶的批量化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的浸轧装置的结构示意图；
图2为本发明浸轧后纺织基复合瓣叶表面的扫描电镜图；
图3为本发明浸轧后纺织基复合瓣叶截面的扫描电镜图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明针对纺织基复合瓣叶存在孔隙大，直接用于心脏瓣膜瓣叶会导致渗血量大的缺陷，设计了一种涂层瓣叶，经浸轧涂层的瓣叶，孔隙大大降低，几乎不渗血；同时通过浸轧的方法制备的瓣叶，工艺稳定，利于瓣叶的批量化生产。
请参阅图1，示出了一种浸轧装置的组成，包括进料单元、浸轧单元、烘干单元、加压单元及真空单元，其中，进料单元、浸轧单元和烘干单元依次连接，涂层溶液通过进料单元进入浸轧单元，浸轧完成后，多余溶液排出；真空单元包封整个浸轧单元与烘干单元；浸轧单元由刚性辊与弹性辊配合施压；加压单元与弹性辊连接，通过气压或液压驱动配合刚性辊施加压力；烘干单元主要由一个或是多个加热辊组成，用于快速的气蒸烘干。通过将纺织基物浸渍柔软后通过浸轧单元配合施压，使涂层材料在一定轧余率下均匀分布于织物内，然后通过烘干单元进行气蒸烘干；浸轧过程中的各工艺参数和轧车的工作状态稳定，生产效率高，劳动强度低，可实现人工瓣叶的批量化生产。
在一较佳的实施方式中，包括多级浸轧装置，任一级浸轧装置均包括沿织物进入方向顺次连接的浸轧单元、烘干单元，相邻的任意两级浸轧装置之间，上一级浸轧装置的烘干单元与下一级浸轧装置的浸轧单元连通。其中，相邻的任意两级浸轧装置的浸轧单元之间，上一级浸轧单元的刚性辊与下一级浸轧单元的弹性辊配合挤轧；或者各级浸轧装置的浸轧单元中的刚性辊与弹性辊配合挤轧。
该实施方式中通过同一或邻近装设的浸轧单元中的刚性辊与弹性辊配合挤轧；烘干单元与浸轧单元串联且处于浸轧单元的下一步骤，通过加热辊气蒸烘干；加压单元与浸轧单元的弹性辊直接相连，通过气压、液压推动弹性辊，使弹性辊向刚性辊施加压力，达到浸轧的效果；真空单元由真空泵系统构成，包封整个浸轧单元与烘干单元，用于环境真空度的控制，使浸轧过程稳定进行。
上述实施例中，该浸轧装置还包括控制单元，控制单元分别与浸轧单元、烘干单元、加压单元及真空单元电连接，控制单元包括：转速控制系统、温度控制系统、压力控制系统及真空度控制系统。通过对浸轧过程的各工艺参数进行稳定调控，有效提高生产效率与工艺稳定性。
具体的，真空单元的真空度控制在-0.95～0.05MPa之间，加压单元的压强调节区间为0～5MPa，烘干单元加热温度的可调区间为30～80℃，浸轧的压强在0.02～0.6MPa，浸轧单元的转速在10～100r/min，浸轧次数在1～10次。
上述实施例中，防渗涂层的材料组成包括：Ⅲ型胶原(牛胶原、猪胶原)、丝素蛋白、白蛋白、聚酯氨酯、聚醚聚氨酯、聚脲聚氨酯、苯乙烯-异丙烯嵌段共聚物(SIBS)及聚酯-脲聚氨酯中的至少一种。
上述实施例中，刚性辊的材质组成为：不锈钢、铬锰钼锻钢、铬镍钼铸钢及压辊硬度在HB14～30的合金球墨铸铁中的一种或者多种的组合；弹性辊的材质组成为：在室温至80℃下具有弹性的丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶及全氟橡胶中的一种或者多种的组合。
上述实施例中，纺织基织物为梭织或针织的编织物，编织物的纤维材料组成为：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、高分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯、芳纶、聚四氟乙烯、聚酯型聚氨酯及聚醚型聚氨酯中的一种或者多种的组合。
请结合参阅图2、图3，本申请还提供一种低渗漏的纺织基复合瓣叶，包括纺织基层与防渗涂层，防渗涂层与纺织基层的纤维材料在微观上形成机械互锁的结构，可以在瓣叶的反复弯曲过程中保持不脱落，具有更优异的耐久性。
为了对本申请制造的低渗漏的纺织基复合瓣叶的渗水性能进行表征，现设计如下实施例进行验证说明。
实施例1
用聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纤维(40D/24f)制备涤纶机织物层；
涤纶织物进行清洗烘干；
向浸轧装置进料口一添加涂层溶液一8％聚醚聚氨酯(自配，粒子采购自巴斯夫)，溶剂为二氯甲烷；
控制单元设定压强为0.06MPa，0.04MPa，加热辊温度为45℃，刚性辊转速为25r/min，整个过程真空度为-0.06MP。幅宽10cm平整的织物进入刚性辊一(合金球墨铸铁)，然后进入弹性辊一(三元乙丙橡胶)，加热辊一，接下来进入刚性辊二(铬镍钼铸钢材质)，随后是弹性辊二(硅橡胶)，加热辊二，最后一共经过两次浸轧与烘干；
经过热熔切割，得到成型的聚合物高分子瓣叶。
渗水测试：对所制备的聚合物高分子瓣叶按ISO 7198人工血管移植物的测试方法，取1cm2样品，在120mmHg水压下测试1分钟内的渗漏量，上述样品测试结果为1.3mL/cm2。
实施例2
用聚酰胺66复丝纤维50D/48f编织形成锦纶针织物；
锦纶织物进行清洗烘干；
向浸轧装置进料口一添加涂层溶液一12％SIBS溶液(自配，粒子采购自巴陵石化)，溶剂为四氢呋喃；
控制单元设定压强为0.06MPa，0.04MPa，0.02MPa，加热辊温度为40℃，刚性辊转速为10r/min，整个过程真空度为-0.07MP。幅宽30cm平整的织物进入刚性辊一(合金球墨铸铁)，然后进入弹性辊一(氟橡胶)，加热辊一，接下来进入刚性辊二(铬镍钼铸钢材质)，加热辊二，最后是弹性辊三(氟橡胶)，刚性辊三(216L不锈钢)，随后是弹性辊二(氟橡胶)，加热辊三，最后一共经过3次浸轧与烘干；
经过激光切割，得到成型的低渗漏的聚合物高分子瓣叶。
渗水测试：对所制备的聚合物高分子瓣叶按ISO 7198人工血管移植物的测试方法，取1cm2样品，在120mmHg水压下测试1分钟内的渗漏量，上述样品测试结果为3mL/cm2。
经本发明工艺制备的纺织基复合瓣叶的渗水率低于5mL/cm2.min-1，可用于人工瓣膜领域。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低渗漏纺织基复合瓣叶的加工方法，其特征在于，包括：
利用多级浸轧装置在纺织基织物上形成防渗涂层；
任一级浸轧装置均包括沿织物进入方向顺次连接的浸轧单元、烘干单元，相邻的任意两级浸轧装置之间，上一级浸轧装置的烘干单元与下一级浸轧装置的浸轧单元连通；
所述防渗涂层的材料组成包括：Ⅲ型胶原、丝素蛋白、白蛋白、聚酯氨酯、聚醚聚氨酯、聚脲聚氨酯、苯乙烯-异丙烯嵌段共聚物(SIBS)及聚酯-脲聚氨酯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
所述浸轧单元主要由刚性辊与弹性辊组成，相邻的任意两级浸轧装置的浸轧单元之间，上一级浸轧单元的刚性辊与下一级浸轧单元的弹性辊配合挤轧；或者
各级浸轧装置的浸轧单元中的刚性辊与弹性辊配合挤轧。
3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，
所述浸轧装置还包括加压单元与真空单元，
所述真空单元包封整个浸轧单元与烘干单元，所述加压单元与弹性辊连接，通过气压或液压驱动配合刚性辊施加压力。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，
所述真空单元的真空度控制在-0.95～0.05MPa之间；和/或，
所述加压单元的压强调节区间为0～5MPa；和/或，
所述烘干单元主要由一个或是多个加热辊组成，且加热温度的可调区间为30～80℃。
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，
所述浸轧装置还包括控制单元，所述控制单元分别与所述浸轧单元、烘干单元、加压单元及真空单元电连接，所述控制单元包括：转速控制系统、温度控制系统、压力控制系统及真空度控制系统。
6.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，
所述刚性辊的材质组成为：不锈钢、铬锰钼锻钢、铬镍钼铸钢及压辊硬度在HB14～30的合金球墨铸铁中的一种或者多种的组合；
所述弹性辊的材质组成为：在室温至80℃下具有弹性的丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶及全氟橡胶中的一种或者多种的组合。
7.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，
所述多级浸轧装置实现防渗涂层的工艺参数包括：浸轧的压强在0.02～0.6MPa，浸轧单元的转速在10～100r/min，浸轧次数在1～10次。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
所述纺织基织物为梭织或针织的编织物，
所述编织物的纤维材料组成为：聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、高分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯、芳纶、聚四氟乙烯、聚酯型聚氨酯及聚醚型聚氨酯中的一种或者多种的组合。
9.一种低渗漏的纺织基复合瓣叶，其特征在于，为采用权利要求1-8任一项所述的加工方法制作而成，
所述瓣叶包括纺织基层与防渗涂层，所述防渗涂层与纺织基层的纤维材料在微观上形成机械互锁的结构。
10.根据权利要求9所述的一种低渗漏的纺织基复合瓣叶，其特征在于，所述瓣叶的渗水率低于5mL/cm2.min-1。
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