CN1282257A - 含硅酸盐的整形外科支承材料 - Google Patents

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A·J·卡利伊南
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Abstract

本发明提供一种用于整形外科支承材料的含硅酸盐的组合物。含硅酸盐的组合物包含水溶性硅酸盐,其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。水溶性硅酸盐较好具有结构式SiO2/M2O,其中M是Li、Na、K或NR4,其中各R独立地为氢或(C1－C10)有机基团。

Description

含硅酸盐的整形外科支承材料
发明的领域
本发明涉及用含硅酸盐的可硬化组合物浸渍的基材制成的整形外科支承材料。本发明也涉及制造支承材料的方法，从该支承材料制造模型(casts)的方法，以及所得的整形外科铸塑产品。
发明的背景
已开发许多不同的整形外科铸塑材料用于固定断裂或其它原因受伤的肢体。为此用途而开发的某些最早的铸塑材料包括使用煅石膏绷带，该煅石膏绷带由网眼织物(如棉纱布)与加到网眼织物的孔和表面上的石膏(如硫酸钙半水合物)组成。然而，筒形石膏夹有许多附带的缺点，包括强度与重量之比低，从而使成品模型非常大且笨重。另外，筒形石膏夹要经历一段比较长的时间才会提高其强度。这就必须使其处于避免承重的状态达48小时。而且，筒形石膏夹在水中通常会分解。这就必须使其避免盆浴、淋浴或其它包括与水相接触的行为。
包含细微的硅铝酸钙玻璃和氟代硅铝酸钙玻璃的聚羧酸盐粘固粉铸塑材料是已知的。硅铝酸钙或氟代硅铝酸钙玻璃与聚羧酸混合，而后与水混合，凝结形成固体块。这种含玻璃的聚羧酸盐粘固粉的制造通常是昂贵的并且其凝固时间(set-up times)缓慢(大于约10分钟)。另外，氟代硅铝酸盐玻璃是不希望的，因为由于存在氟(氟的存在要求严格的环境控制)而使其的制造非常昂贵。
最近，业已使用涂覆或浸渍在基材上的可固化树脂来制造整形外科铸塑带。一般来说，将该铸塑带以卷状贮藏在不透水的贮藏袋中，直到需要使用为止。在需要时，从袋中取出该带卷，与水接触。通常，铸塑带包括水可固化的树脂。这样，在将带浸在水中之后不久，树脂即开始固化，而带硬化。医师在用水浸泡铸塑带后立刻将其施加到病人上。通常这样来选择树脂材料，在将其浸在水中后立刻开始固化，在约3分钟至约5分钟的时间内充分地凝结(即硬化)以防在关节处(如手腕或踝)发生被动运动，并在约30分钟内可以承重。
在常规整形外科铸塑体系中所用的典型的树脂涂料包括异氰酸酯官能的氨基甲酸酯预聚物。其它已知的体系包括非异氰酸酯烷氧基硅烷封端的脲和／或氨基甲酸酯预聚物。通常，这种树脂涂料也包括促进与水进行反应的催化剂。也可以使用润滑剂，例如可便于退卷、施涂和模塑。而且可以使用消泡剂，以便在固化过程中放出二氧化碳时保持孔隙度。
可以施涂上述树脂涂料来制造整形外科铸塑带的典型的基材是由玻璃和／或合成纤维制成的织物。玻璃纤维或其它高模量的纤维赋予固化树脂／基材复合体以显著的强度，并在铸塑带的贮藏和最终使用过程中为树脂提供储器。非玻璃的低模量基材通常提供重量较轻并且较为透射线的模型。对于大部分非玻璃的基材，强度受到基材所承载的树脂量的限制。然而，就目前为止已知的材料来说高树脂负载量通常必须加以避免，以防止在模型早期固化(即硬化)时由于上述树脂中发生放热反应而使过多的热量聚集在模型中。
人们仍然需要一种可硬化的组合物，它无论是与玻璃纤维基材还是与非玻璃的低模量基材结合都可以在各种整形外科支承材料中使用，尤其是一种比常规组合物在费用上更节省和／或对环境更友好并且一旦硬化后能经得起与水接触的组合物。
发明的概述
本发明提供一种能固定和／或支承人体部位(即作为整形外科支承材料)的含硅酸盐的可硬化的医用敷料(medical dressing)。这种可硬化的敷料可以以带、片、膜、板或管状的形式来使用，以便制得整形外科模型、夹板、梏具、支持器、保护罩、矫形器等。另外，可以使用其它预制形状的构造物。
在一个较好的实例中，本发明可硬化的整形外科支承材料由用含硅酸盐的可硬化组合物涂覆或浸渍过的基材组成。本发明含硅酸盐的可硬化组合物主要包含一种或多种水溶性硅酸盐(在此也称为“可溶的硅酸盐”)。
本发明一个较好的实例是一种整形外科支承材料，该材料包含基材和含水溶性硅酸盐的可硬化的组合物，其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。水溶性硅酸盐较好具有结构式SiO2／M2O，其中M是Li、Na、K或NR4，其中各R独立地为氢或(C1-C10)有机基团。各R较好是独立地为氢或选自烷基、芳基、芳烷基和烷芳基的有机基团。
本发明另一个较好的实例是一种整形外科支承材料，该材料包含基材和主要由水溶性硅酸盐组成的可硬化的组合物，其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。
本发明再一个较好的实例是一种整形外科支承材料，该材料包含基材和含有水溶性硅酸盐和硬化剂的可硬化的组合物，所述水溶性硅酸盐具有结构式Si02／M2O，其中M是Li、Na、K或NR4，其中各R独立地为氢或(C1一C10)有机基团，在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。硬化剂较好是选自无机酸、有机酸、酯、酐、碳酸亚烷基酯、和其盐、衍生物和它们的混合物。硬化剂更好是碳酸亚烷基酯。
该组合物可任选地包含有效量的一种或多种其它辅助剂，如填料、聚合增韧剂、粘合剂、干燥剂、疏水材料、防沫剂、润滑剂、稳定剂、增粘剂、颜料、染料或香料。辅助剂较好是填料、聚合增韧剂、干燥剂或它们的混合物。
涂覆有或浸渍有组合物的合适的基材包括针织、织造和非织造织物，以及刚性发泡材料和其它多孔材料。基材较好是用含硅酸盐的可硬化的组合物涂覆或浸渍，其量为基材重量的约0．5-20倍。组合物在基材中通常位于纤维或纤丝之间的某些空间中。硬化后，组合物通常以物理或化学方法粘合到基材上，形成硬化的硅酸盐复合物材料。
本发明含硅酸盐的可硬化的组合物典型地是固体颗粒状材料的形式(通常是细微的粉末)，所述材料可以是略微潮湿或不含水的糊料或浆料。在组合物与水接触(通常是将其浸在水中)后，组合物在基材上硬化，形成硬化的硅酸盐复合物。在另一个实例中，基材可以用含硅酸盐的可硬化组合物的水溶液或分散体涂覆或浸渍，除去水(如通过蒸发)，硬化形成硬化的硅酸盐复合物。
这样，本发明提供一种制造整形外科支承材料的方法。该方法包括下述步骤：提供一基材；将包含水溶性硅酸盐的可硬化的组合物施涂到基材上，其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中；使可硬化的组合物硬化。
本发明还提供一种固定人体部位的方法。该方法包括下述步骤：提供一种包含基材和含水溶性硅酸盐的可硬化组合物的整形外科支承材料，其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中；将整形外科支承材料施加到人体部位上；将水施加到整形外科支承材料上，以硬化可硬化的组合物；使可硬化的组合物硬化。施加水的步骤可以在将整形外科支承材料施加到人体部位上的步骤之前或之后进行。
本发明提供另一种固定人体部位的方法。该方法包括下述步骤：提供一种包含基材和含水和水溶性硅酸盐的可硬化组合物的整形外科支承材料，其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中；将整形外科支承材料施加到人体部位上；从整形外科支承材料上至少去除部分水，使可硬化的组合物硬化。
定义
本文所用的术语“整形外科支承材料”或“整形外科铸塑材料”包括各种包含含硅酸盐的可硬化组合物的敷料；“模型”或“支承物”包括各种硬化的整形外科支承结构物；“有效量”的辅助剂是指其量足以提供本文所述的诸如辅助剂的一种或多种优点；“浸渍”是指这样一种状态，其中组合物彻底地与基材的纤维或纤丝掺合并包围在其周围；“可硬化”是指在与水接触后能硬化成刚性、半刚性或柔韧结构的组合物，并且所得的材料称为“硬化的”。
术语“有机基团”包括烃基，它可以分为脂族基团、环状基团或脂族基团和环状基团的组合(如烷芳基和芳烷基)。这种有机基团可以包括杂原子(如氮、氧、硫)或官能团(如羰基)。在本发明的上下文中，术语“脂族基团”是指饱和或不饱和的直链或支化烃基，它例如包括可以任选地带有杂原子或官能团的烷基、链烯基和炔基。术语“环状基团”是指闭合环烃基，它可以分为脂环族基团、芳族基团或杂环族基团。术语“脂环族基团”是指性能与脂族基团相类似的环状烃基。术语“芳族基团”或“芳基”是指单环或多环芳族烃基。术语“杂环族基团”是指闭合环烃，其中在环中的一个或多个原子是除了碳外的元素(如氮、氧、硫等)。
在本发明的化合物上也可能存在取代。为了简化论述和阐明本申请通篇所用的某些专业词汇，术语“基团”和“部分”用于区分允许取代或可被取代和不允许取代或不可被这样取代的化学种类。这样，当用术语“基团”来描述化学取代基时，所描述的化学物质包括未取代的基团，在如链上含有O、N或S原子的基团以及羰基或其它常规的取代。当用术语“部分”来描述化合物或取代基时，仅包括未取代的化学物质。例如，措辞“烷基基团”不仅包括纯开链饱和的烃烷基取代基，如甲基、乙基、丙基、叔丁基等，而且包括还带有本领域已知的取代基(如羟基)的烷基取代基。另一方面，措辞“烷基部分”局限于仅包括纯开链饱和的烃烷基取代基，如甲基、乙基、丙基、叔丁基等。
附图的简要描述
图1是包好的处于硬化状态的本发明的铸塑材料20的示意图。
图2是以夹板30的形式包覆本发明的铸塑材料的示意图。也描绘了任选的下衬垫(underpadding)32和任选的外包覆物(overwrap)34。
较好实例的详细描述
本发明整形外科铸塑材料(例如带)所用的合适的组合物宜具有下述一种或多种性能：长期的贮存期；低毒性；合理的操作寿命，从而有一个将材料模塑到肢体上的适当的时间；快速的硬化速度，使得在约30分钟至几小时的时间内组合物硬化成能承重的模型；能硬化成比较牢固、坚韧并且长期持久的模型，使得该模型牢得(无论是柔韧、半刚性还是刚性的)足以支承骨折的肢体；能硬化成基本上防水的模型(即模型不会软化到在普通的使用过程中发生断裂或在硬化后与水接触时发生分层的程度)；能硬化成很容易地去除而不会对病人造成不适感的模型；在模型很少收缩的情况下是可硬化的；在与水接触时不发粘；最少或不讨厌的气味；不含令人不快或有害的有机溶剂；以及未固化状态时的适当的柔韧性，使得材料在施用过程中易于呈现肢体的形状。本发明涉及开发和确认这种组合物。
本发明整形外科支承材料所用的可硬化的组合物包含水溶性硅酸盐。这就是说它们包括一种或多种水溶性硅酸盐。它们也可以包括一种或多种硬化剂和／或其它任选的辅助剂。含硅酸盐的可硬化的组合物典型地是固体颗粒状材料的形式(通常是粉末的形式)，所述材料可以是潮湿的或可以是不含水的糊料或浆料形式。在与水接触后，该组合物就硬化成硬化的硅酸盐复合物。或者，可以用含硅酸盐的组合物水溶液或分散体涂覆或浸渍基材。在至少除去部分水后，组合物就硬化成硬化的硅酸盐复合物。
较好的可硬化的组合物包含有效量的能促进组合物硬化的硬化剂。这种可硬化的组合物例如披露于美国专利5，336，315(Cuscurida等)和4，983，218(Mascioli)和4，416，694(Foseco Int．Ltd．)中。它们在制造铸造模具时可用作粘合剂以稳定土壤并聚结颗粒状物质(泥土、粘土、沙子或土壤)。它们也可以与发泡剂结合起来使用以填充矿石中的空隙并用于隔热和隔音。
水溶性硅酸盐
本发明整形外科支承材料所用的合适的含硅酸盐的可硬化的组合物包含水溶性硅酸盐。在室温下这种化合物宏观上溶解在水中。这意味着在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐宏观上溶解在约6份水中。值得注意的是合适的水溶性硅酸盐包括在这些条件下与水混合时肉眼看上去浑浊的化合物。正如本文所用的，在与水有效地成为宏观上的均匀混合物时，硅酸盐是可溶的，这样它能发生在此所述的硬化过程。这种化合物较好是易于溶解在水中，在25℃时在少于约20分钟，较好少于约5分钟，更好少于约1分钟的时间内，至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。
合适的水溶性硅酸盐(在此也称为“可溶的硅酸盐”)包括碱金属和季铵硅酸盐或聚硅酸盐。可溶的硅酸盐描述于化学技术百科全书(Encyclopedia of ChemicalTechnology)，18，第2版，134-139页，John Wiley＆Sons，Inc．，1969中。可溶硅酸盐的特征通常在于其中二氧化硅与金属(或铵)氧化物的重量比。较好的可溶的硅酸盐具有下述结构式：SiO2／M2O，其中M是Li、Na、K或NR4，其中R为氢或(C1-C10)有机基团。这种水溶性硅酸盐中二氧化硅与金属(或铵)氧化物的重量比较好至少约为0．20／1，更好至少约为1／1，最好至少约为1．6／1。这种水溶性硅酸盐中二氧化硅与金属(或铵)氧化物的重量比较好为不大于约20／1，更好为不大于约10／1，最好为不大于约3．3／1。
各R较好地独立地为氢或选自烷基、芳基、芳烷基和烷芳基的有机基团。较好的烷基是烷基部分(即未取代的烷基)和含一个或多个O、N或S原子或羟基取代的烷基。各R更好地独立地为氢或选自烷基部分、插入一个或多个O、N或S原子的烷基、羟基烷基、芳基、芳烷基和烷芳基的有机基团。
较好的水溶性硅酸盐是硅酸钠和硅酸钾，主要是因为它们是高水溶性的，成本低并且比较广泛存在。这些硅酸钠和硅酸钾的特征在于SiO2／Na2O或SiO2／K2O的重量比约为1．6／1-3．3／1。一般来说，SiO2与M2O的重量比越大，则水溶性就越低。当使用温水来硬化材料时，具有在此范围内的重量比大的可溶硅酸盐也是有用的。
合适的水溶性硅酸盐的例子包括以商品名“BRITESIL’”C24购得的SiO2／Na2O重量比为2．4／1的含水聚硅酸钠粉末，SiO2／Na2O重量比为2／1的“GD”硅酸钠粉末，和SiO2／K2O重量比为2／1的“KASOLV”硅酸钾粉末，所有这些都购自PQCorporation，Valley Forge，PA。水溶性硅酸盐的水溶液可以商品名“TEX-SIL”BP-42(42％固体)购自Chemical Products Corp．，Cartersville，GA。
在本发明的组合物中可以使用一种或多种水溶性硅酸盐。以可硬化组合物的总重量计，在本发明组合物中水溶性硅酸盐的用量较好至少约为10重量％(wt-％)，更好至少约为30 wt-％，最好至少约为45 wt-％。本发明组合物中水溶性硅酸盐的用量较好为不大于约90 wt-％，更好为不大于约75 wt-％，最好为不大于约60 wt-％。
硬化剂
本发明整形外科支承材料中所用的合适的硬化剂包括这样一种化合物，当它以足量存在时能引发和／或促进含硅酸盐的组合物进行硬化。一般来说，这是在至少除去部分水后发生的。硬化剂较好是那些能引发和／或促进整形外科支承材料进行硬化但又能允许人们在其硬化之前有将敷料施加到模型上的有足够操作时间的化合物。它们较好是溶解在水中达足以加快硬化的程度。
合适的硬化剂包括，但不局限于无机酸、有机酸、酯和酐以及碳酸亚烷基酯、还有其盐、衍生物和它们的混合物。合适的硬化剂例如披露于美国专利5，336，315(Cuscurida等)、4，983，218(Mascioli)和4，416，694(Foseco Int．Ltd．)中。较好硬化剂的例子包括，但不局限于碳酸氢钠；羧酸如柠檬酸，和聚合羧酸如藻酸；酯和聚酯如三醋精(甘油三乙酸酯)；酐和聚酐如邻苯二甲酸酐，琥珀酐和“GANTREZ”AN-139甲基乙烯基醚／马来酐共聚物(购自International SpecialtyProducts，Lambard，IL)；碳酸亚烷基酯和聚碳酸酯，如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯和碳酸甘油酯，和披露于美国专利5，336，315(Cuscurida等)中的聚酯聚碳酸酯；和它们的衍生物和组合。特别好的硬化剂是碳酸亚烷基酯。
在碳酸甘油酯的情况下，通过将游离的羟基与环氧或异氰酸酯官能化合物反应来提高其分子量是有利的。例如，将异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷与甘油碳酸酯反应将产生具有烷氧基硅烷官能度的硬化剂。将这种加合物水解将获得硅醇官能化合物，此化合物能潜在地与本发明可硬化的硅酸盐反应。通过改变特定可溶硅酸盐所用的较好的硬化剂的类型和用量，就可以控制模型的凝结时间和早期强度。
本发明特别好的硬化剂包括碳酸亚烷基酯，它包括碳酸亚乙酯(在室温下是固体)，碳酸亚丙酯和它们的混合物。碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯的50∶50(重量)的混合物可以商品名“JEFFSOL”EC-50购自Huntsman Corp．，Houston TX。使用固体状态的碳酸亚烷基酯或其它硬化剂能很好地提高产品的稳定性。
一种或多种硬化剂可用于本发明的任何一种组合物中。若使用硬化剂，其用量为能有效地在适当的时间内加快硬化，即在约30分钟至几小时的时间内将材料模塑到肢体上并形成能承重的模型。本发明组合物中硬化剂的用量较好为使硬化剂与水溶性硅酸盐的重量比至少约为1∶1，更好至少约为2∶1。本发明组合物中硬化剂的用量较好为使硬化剂与水溶性硅酸盐之比为不大于约25∶1，更好为不大于约10∶1，再好为不大于约5∶1，最好为不大于约3∶1。
辅助剂
含硅酸盐的组合物也可以包含有效量的其它辅助剂，如填料、聚合增韧剂、干燥剂、粘合剂、疏水材料、防沫剂、润滑剂、增滑剂、稳定剂、增粘剂、颜料、染料和香料。这些辅助剂可以溶解或不溶解在组合物中，或共价键合到硅酸盐上。一种或多种这些辅助剂可以加到本发明的组合物中。它们各自以“有效量”使用，即其量足以提供在此所述的这种辅助剂的一种或多种优点。以组合物的总重量计，其量例如可约为2-80重量％。
在可硬化的组合物中可以使用填料以提高所得模型的强度和／或韧性和／或降低成本。填料也可用于改进涂覆片材料(即用可硬化的组合物涂覆或浸渍过的基材)的外观和处置性能。有用的填料包括，但不局限于颗粒状、球形、纤维状、微纤状、薄片或片晶状。这些填料可以具有固体、多孔或中空的结构。它们可以是有机或无机材料。可以使用硅烷、锆酸盐、钛酸盐等对填料进行表面处理。合适填料的例子包括，但不局限于偏硅酸钙颗粒和纤维(如偏硅酸钙，也称为硅灰石，它是以商品名“NYAD-G”购自NYCO Minerals，Willsboro，NY的微纤维)，碳酸钙，硫酸钙，高岭土，云母，滑石，长石，硫酸钡，铁酸钡，二氧化钛，热解法二氧化硅或沉淀二氧化硅(如那些以商品名“CABOSIL”TS-720购自Cabot Corp．，Boyertown。PA，或以商品名“AEROSILS”购自Degussa Corp．，Ridgefield Park，NJ)，不可溶的非晶形和结晶二氧化硅，磨砂玻璃，玻璃泡(如硅硼酸钠玻璃泡，即中空玻璃珠，它以商品名“K-46”购自3M Company，St．Paul，MN)，玻璃微球，玻璃纤维，硼纤维，碳纤维，棉纤维，金属纤维，陶瓷纤维，陶瓷颗粒(如那些以商品名“CERAMCEL”购自Microcel Tech．，Inc．，Edison，NJ，和以商品名“Z-LITE”购自Zeelan Inc．，St．Paul，MN)，中空陶瓷球(如那些以商品名“SIL-CELL”购自Microcel Tech．，Inc．，Edison，NJ)，以及下述物质的颗粒或纤维，即聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚氨酯、天然橡胶等。
含硅酸盐的可硬化的组合物也可以包含有效量的聚合增韧剂，以为硬化的复合物提供有效的强度和韧性。合适的增韧剂较好包含烷氧基硅烷官能度，因为这种加合物的水解会产生能潜在地与本发明可硬化硅酸盐反应的硅醇官能化合物。这种材料的例子包括，但不局限于烷氧基硅烷封端的聚醚(以商品名“SILMODS”购自Union Carbide，Danbury，CT)；烷氧基硅烷多元醇(通过将环氧封端的聚醚与双(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺混合制得)；烷氧基硅烷封端的聚氨酯(如美国专利5，423，735中所述)；烷氧基硅烷官能纤维素(购自Aqualon Company，Rijswik，Netherlands)；和聚二甲氧基硅氧烷和正辛基甲基二甲氧基硅烷(两者都购自HulsAmerica，Inc．，Piscataway，NY)。其它合适的聚合增韧剂包括在如美国专利4，411，262(vonBonin)、4，502，479(Garwood)和4，667，661(Scholz等)中描述的异氰酸酯官能的氨基甲酸酯预聚物。若使用这些预聚物，宜预干燥水溶性硅酸盐，而后再施涂到基材上。
含硅酸盐的可硬化的组合物也可以包含有效量的有助于将水从可硬化组合物中去除的干燥剂。合适的干燥剂包括分子筛，如以商品名“SYLOXIV”120购自GraceDavison Chem．，Baitimore，MN的沸石分子筛，或化学干燥剂，如购自AngusChemical Co．，Buffalo Grove，IL的噁唑烷。若使用干燥剂，则其用量为在去除水的情况下使平衡向硅酸盐的聚合方向移动。
含硅酸盐的可硬化的组合物可以包含有效量的粘合剂，该粘合剂在硅酸盐与水相互作用前后将有助于将其粘合到基材上去。业已发现诸如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯和羟乙基纤维素之类的粘合剂在浸没在水中时保持将可硬化的组合物粘合在基材上是特别有效的。
在某些情况下，希望用疏水材料处理水溶性硅酸盐来控制初始水吸收量。例如，它们可以用疏水硅烷如正辛基甲基二甲氧基硅烷(它也可以用作聚合增韧剂提高物理性能)进行处理。它们也可以用表面积大的材料进行处理，所述材料如疏水热解法二氧化硅或沉淀二氧化硅，如以商品名“CABOSIL”TS-720购自Cabot Corp．，Boyertown，PA，或以商品名“AEROSILS”购自Degussa Corp．，Ridgefield Park，NJ，这些材料都可用作填料。
基材
可硬化的铸塑(即支承)材料通常包含用含硅酸盐的可硬化组合物浸渍或涂覆过的基材或稀洋纱。合适的基材包括针织、织造和非织造织物，以及刚性发泡材料和其它由天然或合成纤维制成的多孔材料。构成基材的较好纤维材料的例子包括，但不局限于玻璃纤维、硅烷处理过的玻璃纤维、尼龙、聚烯烃、聚酰胺、聚酯、棉花、人造丝和它们的混合物。其它有用的材料包括针织物、织造物和非织造物，它们中的任何一种都可以包含天然橡胶、合成橡胶或聚氨酯的弹性纱或纤维。通过机械压紧如微压绉或通过使用可热收缩的高加捻卷曲变形纱，较好的织物可以获得拉伸度。织物例如在美国专利5，512，354(Scholz等)中所披露的那些。如美国专利5，342，291(Scholz等)中所披露的，基材可以固体或形成图案的方式被染色或上颜料。
一种可以形成可拉伸的铸塑带的较好的纤维材料是玻璃纤维。玻璃纤维是一种高模量的纤维，它赋予本发明硬化的整形外科支承材料以显著的强度。当使用本发明含硅酸盐的可硬化的组合物时，复合物便硬化成非常硬、轻质、牢固、能承重的模型。尽管玻璃纤维纱本身相对来说是无弹性的，但它们可以针织成可高度伸长的针织织物或基材。适用于本发明支承材料的玻璃纤维织造或针织基材包括那些在“SCOTCHCAST”Plus铸塑带(该带购自3M Company(St．Paul，MN))的针织基材中所用的那些。其它较好的玻璃纤维织物披露于美国专利4，668，563(Buese等)。
通常希望整形外科支承材料由较可伸长和柔韧的织物或基材制得，即所述织物或基材一旦用可硬化的组合物涂覆后其在纵向上的拉伸度至少约为20％，较好约为40-60％。这将有助于使支承材料贴合在人体轮廓部分(如足眼、膝或肘)的周围。而且希望支承材料由多孔或网眼织物(即具有一定大小的孔的织物，所述大小足以使水在水活化过程中渗透到铸塑带卷中并在组合物施加到人体部位或其它结构上之后使其硬化)制成。另外，希望多孔织物在固化后能让空气和湿气透过材料，从而有利于病人感到舒适并避免由于在固化材料下聚集起来的过量湿气而使皮肤破裂。合适的孔大小为0．3-16 mm2，较好约为1．2-9 mm2。
非玻璃纤维和低模量的基材通常为硬化的整形外科支承材料提供较低的强度。当使用非玻璃纤维的支承材料时，有利的是使用如上所述的玻璃或陶瓷填料。较好的非玻璃纤维基材包括粗平布纱(cheese cloth gauzes)和轻质聚酯针织织物。其它较好的非玻璃纤维织物披露于美国专利4，841，958(Ersfeld等)和4，940，047(Richter等)中。
为了提高可硬化组合物对稀洋纱的粘合性并提高模型的强度，也可以包括对稀洋纱进行各种化学处理和／或偶合剂如硅烷、钛酸盐或锆酸盐处理。
制备可硬化的铸塑材料
含硅酸盐的可硬化的组合物可以仅包含一种或多种水溶性硅酸盐，或者较好地它可以包含一种或多种水溶性硅酸盐与一种或多种硬化剂和／或其它任选的辅助剂。在购买时，水溶性硅酸盐可以是颗粒状材料(一般是细微的粉末)的形式，或是硅酸盐的溶液或分散体。硬化剂可以是液体或固体。若为液体的话，则含硅酸盐的可硬化的组合物可以是湿粉末状组合物的形式。这样，含硅酸盐的可硬化的组合物可以湿颗粒状材料的形式进行施涂。
若需要的话，含硅酸盐的可硬化的组合物可以不含水的浆料或糊料的形式施涂到基材上。可以使用有机溶剂如异丙醇(IPA)、六甲基二硅氧烷、二氯甲烷或它们的混合物来制备合适的不含水的浆料或糊料。也可以使用其它溶剂。有机溶剂较好具有足够高的蒸气压，以便一旦将浆料或糊料施涂到基材上后它们就能容易地蒸发掉。这种材料而后可以在施加水之前或之后施加到人体部位上。或者，可以将硅酸盐的水溶液或分散体施涂到基材上，而后在施涂到人体部位上之后再干燥。
视组合物是干固体状、湿固体状、溶液状、分散体状、浆料状、糊料状亦或是其它类似的形式，可以采用本领域皆知的各种方式中的任何一种方法用含硅酸盐的可硬化的组合物来涂覆或浸渍基材。例如，可以将低粘度的组合物喷涂到基材上，可以将高粘度的组合物以油灰状施涂到基材上，可以采用刷涂、刮刀涂布、帘流涂布或用辊涂机将中等粘度的组合物施涂到基材上。本发明的组合物可以在室温下或升高的温度(通常低于约100℃)下进行涂布。
施涂到基材上的含硅酸盐的可硬化组合物的量可以变化。一般来说，用基材重量的约0．5-20倍的含硅酸盐的可硬化组合物来涂覆或浸渍基材。其量较好约为100-1200 g／m2，更好约为300-900 g／m2。
在形成模型之前，有各种常规的方法可用于贮存用含硅酸盐的可硬化组合物涂覆或浸渍的基材。一般来说，可制得通常约2厘米(cm)-约20 cm宽的各种宽度，并且适当长度的涂覆基材卷。该卷较好地包装在基本上不透水的容器如铝箔塑料层压袋中。
制备硬化的模型
本发明涂覆基材的硬化一般是通过将可硬化的组合物与水接触完成。组合物可以在各种温度和压力条件下与水接触而硬化。例如，它可以在约10-100℃，较好在约20-50℃的温度下硬化。然而，较好是不需要极端温度。这就是说，本发明的组合物较好是在约20-40℃的温度下硬化。
或者，如果以前用水将可硬化的组合物施涂到基材上，则硬化可以在不加水的情况下进行。简单地至少让部分水蒸发可以发生硬化。例如，在一个实例中，基材用含硅酸盐的可硬化组合物的水溶液或分散体涂覆或浸渍，在除去水(例如经蒸发)后硬化成硬化的硅酸盐复合物。
以与其它已知的整形外科铸塑材料相同的方式，将包含本发明可硬化组合物的整形外科铸塑材料施加到人体或各种动物上。首先，宜用常规的模型衬垫和／或保护性弹力织物覆盖待固定的人体部位。通常这是一种透气织物的保护性套管，使得空气可以通过套管和模型到达皮肤的表面，而湿气可以向外排出。这种套管较好是不会明显吸收水分并且能使汗水散逸掉。这种基材的一个例子是针织或织造聚丙烯材料。
例如通过将整形外科铸塑材料浸在水中而使可硬化的组合物活化。而后可以将过量的水从整形外科铸塑材料中挤出，将该材料包覆或以其它方式安置在人体部位的周围，使其完完全全与人体部位相贴合。然后宜将该材料模塑并弄平为最佳可能的贴合并将人体部位完全固定到所需的位置上。或者，可以简单地使已在整形外科铸塑材料中的水蒸发掉，这可以活化硬化过程。
尽管通常并非必须，但若需要的话，整形外科铸塑材料在硬化的过程中可以通过将弹性绷带或其它防护材料包在硬化整形外科铸塑材料的周围而得以固定就位。当硬化完全时，人体部位就完全固定在成形的整形外科模型或夹板中。
整形外科铸塑材料具有足以放置绷带的操作时间和足以模塑模型使其呈现人体部位形状的凝结时间(但短得足以让施用者不会浪费时间)。它具有足以让模型能承重的硬化时间。合适的操作时间约为1分钟至5分钟，较好约为1．5分钟至3分钟。合适的凝结时间约为3分钟至15分钟，较好约为3分钟至5分钟。合适的硬化时间约为20分钟至24小时，较好约为20分钟至7小时，更好约为10分钟至1小时。
实施例
本发明业已参考了各种特定和较好的实例作了描述，本发明将参考下述详细的实施例作进一步描述。然而，应明白的是在本发明主题基础上的，在实施例和详细描述所示的范围之外有许多引伸、改变和改进是在本发明的精神和范围内的。除非另有说明外，本文所用的所有百分数都以可硬化组合物的总重量为基准。
测试方法
下述测试方法用于评价由本发明组合物制成的铸塑带。
环压缩试验
在这些试验中，确定本发明涂覆材料的某些固化圆筒形环样品的“干强度”和“湿强度”。对于这些试验中的每一个试验，硬化圆筒形环样品是这样制得的，将涂覆材料卷从其贮存袋中取出，将卷完全浸没在温度约为23℃的去离子水中约2秒钟至5秒钟。然后将涂覆材料卷从水中取出，将该材料包在用薄的弹力织物(如购自3M Company，St．Paul，MN的Synthetic Stockinet MSO2)包覆的5．08厘米心轴上，用受控包扎拉力(每厘米宽的材料约45克)形成完全均匀的9层。在从水中取出后，在30秒钟内将各圆筒缠绕完毕。
在开始浸没在水中后30分钟时，将各圆筒从其各自的心轴上取下，让其在34℃±2℃和55％±5％相对湿度的受控氛围下固化48至60小时。然后将各圆筒放在商品测试设备如Instron设备(Instron Corp．，Park Ridge，IL)的夹具上。沿其外形并平行于其轴的方向上将压缩负载加到圆筒形环样品上。将圆筒形环纵向放置于夹具的两个底杆(杆宽为1．9厘米，高为1．3厘米，长为15．2厘米)之间，杆相距约4厘米。对杆的内边缘进行机械加工，形成半径为0．31厘米的曲面。然后将第三根杆(宽为0．63厘米，高为2．5厘米，长为15．2厘米)放在圆筒顶部的中心处，同样也平行于其轴。对第三根杆的底部或接触边缘进行机械加工，形成半径为0．31厘米的曲面。以约5厘米／分钟的速度使第三根杆下降压在圆筒上并将其压破。而后记录下压破圆筒时所施加的最大或峰值力作为环的强度，在此特定情况下其是“干强度”(以每单位长度的圆筒所需的力表示，即牛顿／厘米或N／cm)。然后计算所施加的平均峰值力，记为“干强度”。
为了测量“湿强度”，进行如“干强度”相同的步骤，所不同的是在固化48到60小时后，将圆筒浸没在约25℃的水中约30分钟。然后将圆筒放在设备上，如上所述进行压破，以确定其“湿强度”。
3点压缩弯曲测试法
将各夹板样品放在上述Instron设备的测试夹具的两个弯曲支承杆(半径为0．9厘米，长为13．6厘米)之间，两杆相距约5．7厘米。将第三根弯曲杆(半径为0．9厘米，长为13．6厘米)放在支承杆顶部的中心处，以5厘米／分钟的速度使其下降压在夹板样品上并将其压破。然后记录下压破夹板时所施加的最大或峰值力作为夹板强度，以牛顿／厘米表示。
实施例1
在本实施例中证实将水加到水溶性硅酸盐和碳酸亚烷基酯硬化剂中来制造硬化制品的可行性。
将可溶的硅酸钠(以商品名“BRITESIL”C24购自PQ Corp．，Valley Forge，PA的硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．4／1)和碳酸亚丙酯(购自Aldrich Chemical，Milwaukee，WI)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。此组合物是包含71重量％硅酸钠和29重量％碳酸亚丙酯的湿粉末状材料的形式。在温和搅拌下将水加到含硅酸盐的可硬化的组合物中，制成以组合物和水的总重量计包含42重量％水的混合物。所得的混合物在20秒钟内胶凝，然后快速硬化，制得含硅酸盐的可硬化的组合物。
实施例2-6
在实施例2-6中证实将水加到水溶性硅酸盐和各种不同的硬化剂中来制造硬化制品的可行性。
按下述过程制备几种含硅酸盐的可硬化的组合物，将可溶的硅酸钠(“BRITESIL”C24硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．4／1，购自PQ Corp．，ValleyForge，PA)和不同的硬化剂混合，制成如表1所列的含硅酸盐的可硬化的组合物。
表1
实施例 硅酸盐组分  wt-％     硬化剂   wt-％
    2 “BRITESIL”C24硅酸钠 91 三醋精(甘油三乙酸酯)(Eastman Chem．，Kingsport，TN)     9
    3 “BRITESIL”C24硅酸钠 75 琥珀酐(Aldrich Chem．，Milwaukee，WI)     25
    4 “BRITESIL”C24硅酸钠 60 碳酸氢钠(Aldrich Chem．，Milwaukee，WI)     40
    5 “BRITESIL”C24硅酸钠 75 “GANTREZ”AN-139甲基乙烯基醚／马来酐共聚物(International SpecialtyProducts，Lambard，IL)     25
    6 “BRITESIL”C24硅酸钠 56 碳酸亚丙酯(AldrichChem．，Milwaukee，WI)柠檬酸(Aldrieh Chem．，Milwaukee，WI)     3311
在各试验中，用木刮刀将实施例2-6的组合物混合15秒钟。实施例2和6是湿粉末状材料，而实施例3、4和5是干粉末状材料。然后在温和搅拌下加入用量如表2所列的水(百分数以组合物和水的总重量计)。如表2所示，所有混合物在短时间内胶凝，而后硬化成固体。
表2
实施例 加入的水(重量％)     观察结果
    2     48 混合物在10分钟内胶凝，而后在3小时后硬化成脆性固体
    3     50 混合物在30秒钟内胶凝，在5分钟内硬化成脆性固体
    4     44 混合物在1分钟内胶凝，并快速硬化成脆性固体
    5     50 混合物在2分钟内胶凝，在30分钟内硬化成韧性固体
    6     36 混合物在5分钟内胶凝，在15分钟内硬化成脆性固体。过量液体的pH值约为7
此实施例的结果表明，有用的硬化剂可以选自包括酸、酯、酐、聚合酐、碳酸氢盐在内的化合物，和它们的混合物(如碳酸亚烷基酯和羧酸)。
实施例7
在本实施例中证实将水加到含水溶性硅酸盐和碳酸亚烷基酯硬化剂的玻璃纤维基材中来制造铸塑制品的可行性。
将可溶的硅酸钠(“GD”硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．0／1，购自PQ Corp．，Valley Forge，PA)和碳酸亚丙酯(Aldrich Chemical，Milwaukee，WI)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。此组合物是包含71重量％硅酸钠和29重量％碳酸亚丙酯的湿粉末状材料的形式。
将异丙醇(IPA)加到含硅酸盐的可硬化的组合物中，其量足以制得粘度低的可涂覆的浆料。将所得的浆料涂覆在针织玻璃纤维纱(7．62厘米×200厘米)的开孔网(孔大小约为1．5毫米×3．0毫米)上，办法是将该浆料倒在织物上，用木质刮刀均匀地散布材料。
在让IPA蒸发2小时后，将涂覆的织物卷绕到塑料芯子上，贮存在铝箔袋内。将该卷(铸塑带)浸在水(23℃)中约2秒钟，缠绕到直径为5．08厘米的心轴上，制得9层环。铸塑带是充分乳脂状的，它易于模制成具有良好层压性的环。干燥24小时后，环的重量为125克。在Instron机上测量环压缩强度，其为54．2牛顿／厘米宽。这表明可以用含硅酸钠和碳酸亚丙酯硬化剂的可硬化的组合物涂覆的针织玻璃纤维织物制得压缩强度好的铸塑制品。
实施例8
在本实施例中证实制备含有添加的填料和干燥剂的硅酸盐基的铸塑制品的可行性。
将可溶的硅酸钠(“GD”硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．0／1，购自PQ Corp．，Valley Forge，PA)，50∶50碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯的混合物(以商品名“JEFFSOL”EC-50购自Hunstman Corp．，Houston，TX)，玻璃泡(一种以商品名“K-46”购自3M Company，St．Paul，MN的填料)，偏硅酸钙微纤维(一种以商品名“NYAD-G”购自NYCO Minerals，Willsboro，NY的填料)和活化和预干燥的4沸石分子筛(一种以商品名“SYLOXIV”120购自Grace Davison Chem．，Baltimore，MN的干燥剂)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。由于存在液体碳酸酯，这种组合物是一种湿的粉末状材料。它包含48重量％的硅酸钠，22重量％的碳酸酯混合物，15重量％的玻璃泡，7重量％的微纤维和7重量％的分子筛。
将该湿的含硅酸盐的可硬化的组合物涂覆到粗平布基材(7．6厘米×200厘米；9．1×7．9开孔／厘米)上，办法是用手将材料压到基材上。用木质刮刀将浸过的基材的表面弄平，同时除去过多的材料。然后将浸过的基材卷绕到塑料芯子上，贮存在铝箔袋内。
将该卷(铸塑带)浸在水(25℃)中约2秒钟，缠绕到直径为5．08厘米的心轴上，制得9层环(铸塑制品)。该铸塑带是易于缠绕并是充分乳脂状的，并且可模制成具有光滑表面的环。该环在3分钟内变成刚性，干燥24小时后，称重并测量环压缩强度。重复此相同的过程，制造若干环。压缩强度测量结果列于表3中。
表3
    环号     重量(克) 环压缩强度(牛顿／厘米宽)
    1     63     40．3
    2     67     45．0
    3     72     50．8
    4     67     45．8
此实施例的结果表明，用水溶性硅酸钠和碳酸亚烷基酯硬化剂以及添加的填料和干燥剂涂覆的粗平布织物可以制得可很好模塑的、易于施加的铸塑带。所得的硬化制品具有良好的压缩强度；但将其与实施例7使用针织玻璃纤维基材的硬化制品相比较，此压缩强度就显得不那么高了。
实施例9和对比例A
在本实施例中，将分别由本发明含硅酸盐的可硬化支承材料和标准商品煅石膏制成的干和湿铸塑制品的环压缩强度进行比较。
将可溶的硅酸钠(以商品名“GD”购自PQ Corp．，Valley Forge，PA的硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．0／1)，碳酸亚丙酯(以商品名“JEFFSOL”PC购自Hunstman Corp．，Houston，TX)，玻璃泡(一种以商品名“K-46”购自3M Company，St．Paul，MN的填料)，偏硅酸钙微纤维(一种以商品名“NYAD-G”购自NYCO Minerals，Willsboro，NY的填料)和异丙醇(IPA)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。用塑料刮刀搅拌这种可硬化的组合物，用手摇，制成均匀的浆料。它包含34重量％的硅酸钠，15重量％的碳酸亚丙酯，11重量％的玻璃泡，11重量％的微纤维和29重量％的IPA。
让一片粗平布基材(7．6厘米×200厘米；9．1×7．9开孔／厘米)在钢刀涂布机的刀和床之间通过，刀的间隙设置为0．064厘米。
部分浆料快速倒在刀后小部分的基材上，将基材拉过刀间隙对其进行涂覆。重复此过程，制造总共六块片(样品R1-R6)。使IPA蒸发2小时后，将各样品卷绕到塑料芯子上，贮存在铝箔袋内。将各卷(铸塑带)浸在水(23℃)中2秒钟，分别缠绕到心轴上，制得9层环(铸塑制品)。同样制造六个煅石膏(POP)(Johnson ＆Johnson Extra-Fast Setting，7．63厘米×300厘米，铸塑带)的9层环(样品POP1-POP6)。干燥40小时后，称重各环，测量12环中6个环的环压缩强度。将其余六个环浸没在水(25℃)中30分钟，测量环压缩强度。结果列于表4中。
表4
环号 环的种类 测试时干或湿     重量(克) 环压缩强度(牛顿／厘米宽)
    R1     硅酸盐     干     50     40．5
    R2     硅酸盐     干     45     39．8
    R3     硅酸盐     干     41     30．8
    POP1     POP     干     70     72．6
    POP2     POP     干     66     72．3
    POP3     POP     干     63     64．1
    R4     硅酸盐     湿     46     25．8
    R5     硅酸盐     湿     45     22．3
    R6     硅酸盐     湿     43     13．2
    POP4     POP     湿     62     20．3
    POP5     POP     湿     66     20．5
    POP6     POP     湿     66     22．5
从这些结果可以得出下述结论，与由煅石膏制成的类似的铸塑制品相比，由本发明含硅酸盐的材料制成的铸塑制品处于湿状态时的环压缩强度下降得小得多。
实施例10
在本实施例中证实将水加到含水溶性硅酸盐、碳酸亚烷基酯硬化剂和聚合增韧剂的玻璃纤维基材中来制造夹板的可行性。
将可溶的硅酸钠(以商品名“BRITESIL”C24购自PQ Corp．，Valley Forge，PA的硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．4／1)，碳酸亚丙酯(购自Aldrich Chemical，Milwaukee，WI)，玻璃泡(一种以商品名“K-46”购自3M Company，St．Paul，MN的填料)，偏硅酸钙微纤维(一种以商品名“NYAD-G”购自NYCO Minerals，Willsboro，NY的填料)和甲硅烷基多元醇(一种聚合的增韧剂)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。将48重量％环氧封端的聚醚(以商品名“DER 732”购自Dow Chemical，Midland，MI)和52重量％双(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺(以商品名“A-1170”购自Union Carbide，Danbury，CT)混合6天，而后在70℃时加热12小时，制得甲硅烷基多元醇。可硬化的组合物包含45重量％硅酸钠，21重量％碳酸亚丙酯，14重量％玻璃泡，14重量％微纤维和5重量％甲硅烷基多元醇。
这种组合物呈湿粉末状材料的形式。将它涂覆到两片如实施例7所述的针织玻璃纤维基材(7．62厘米×200厘米)上。将浸过的玻璃纤维基材扇形折叠(fanfolded)成两块长约20厘米的8层夹板。然后将夹板材料快速浸在水(23℃)中，在环境条件下使其干燥并硬化24小时。接着将该夹板在如上所述的Instron机中在3点弯曲测试中进行压缩。两块样品所得的平均最大力为54牛顿／厘米宽。
此实施例的结果表明，可以用水溶性硅酸钠和碳酸亚丙酯硬化剂加上添加的填料和聚合稀释剂涂覆的针织玻璃纤维织物制得易于施加的夹板材料。
实施例11和对比例B
在本实施例中将分别由硅酸盐基的材料和标准商品筒形石膏夹制成的铸塑制品的湿气透过率(MVTR)进行比较。
将可溶的硅酸钠(以商品名“GD”购自PQ Corp．，Valley Forge，PA的硅酸钠，其SiO2／Na2O的重量比为2．0／1)，50∶50碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯的混合物(以商品名“JEFFSOL”EC-50购自Hunstman Corp．，Houston，TX)，玻璃泡(一种以商品名“K-46”购自3M Company，St．Paul，MN的填料)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。此组合物呈湿粉末状材料的形式，它包含42重量％硅酸钠，14重量％碳酸酯混合物和44重量％玻璃泡。
将50∶50异丙醇(IPA)和六甲基二硅氧烷的混合物加到含硅酸盐的可硬化的组合物中，其量足以制得粘度低的可涂覆的浆料。所得的浆料涂覆到三片7．6厘米×3米的轻质聚酯非织造织物(20 g／m2)上，在1．5小时内让溶剂蒸发掉。
在让溶剂混合物蒸发掉之后，将涂覆的织物卷绕到塑料芯子上，制得三卷铸塑带。将各卷浸在水(23℃)中约2秒钟，缠绕到直径为5．08厘米的心轴上，制得三个9层环(样品R1-R3)。同样制造两个煅石膏(Johnson ＆ Johnson Extra-FastSetting，7．63厘米×300厘米，铸塑带)的9层环(样品POP1和POP2)。让这些环干燥几天。
然后用塑料陪替氏培养皿和硅氧烷密封胶将环的一侧密封，将装有30毫升去离子水的50毫升烧杯置于环的中心处，用陪替氏培养皿和硅氧烷密封胶密封环的顶部。使样品在24℃和50％相对湿度下平衡6天，然后称重。3天后，再次称重样品，计算通过环的水的损失量(克和MVTR)。环的物理尺寸和所计算的水的损失量以及MVTR结果列于表5中。
表5
    环号 环的厚度(厘米) 环的高度(厘米) 水的损失量(克)     MVTR(g／m2／天)
    R1     0．58     7．1     2．4     70
    R2     0．46     7．2     2．0     57
    R3     0．53     7．4     1．8     51
    POPl     0．58     7．3     2．0     57
    POP2     0．53     7．4     1．7     48
此实施例的结果表明，本发明硬化的硅酸盐整形外科模型的水损失量和MVTR与传统筒形石膏夹材料的是非常相似的。
实施例12
在本实施例中证实让水从用可硬化硅酸盐的水溶液加上添加的填料涂覆的玻璃纤维基材上蒸发来制造铸塑制品的可行性。
将硅酸钠水溶液(以商品名“TEX-SIL”BP-42购自Chemical Products Corp．，Cartersville，GA的硅酸钠溶液，45％固体)，偏硅酸钙微纤维(一种以商品名“NYAD-G”购自NYCO Minerals，Willsboro，NY的填料)和中空陶瓷球(一种以商品名“SIL-CELL”35／34购自Silbrico Corp．，Hodgkins，IL的填料)混合，制成含硅酸盐的可硬化的组合物。用塑料刮刀搅拌这种可硬化的组合物，用手摇，制成均匀的浆料。它包含78重量％硅酸钠水溶液，16重量％微纤维和6重量％中空陶瓷球。
将这种浆料涂覆到如实施例7所述的起孔组织玻璃纤维基材(7．6厘米×200厘米)上。在环境条件下使样品部分干燥2小时，卷绕到塑料芯子上，在箔袋中贮存。随后将该卷从袋中取出，缠绕到直径为5．08厘米的心轴上，制得20厘米长的模型。48小时后，该模型变成刚性。
此实施例的结果表明，通过诸如蒸发的方法将水从用硅酸钠水溶液加上添加的填料涂覆的针织玻璃纤维基材上除去，可以制得刚性铸塑材料。
实施例13
在保持相对湿度小于5％的干燥室内，在1夸脱玻璃瓶中加入316克异氰酸酯官能的氨基甲酸酯预聚物，其组分示于下表6中，70克膨胀珍珠岩“SIL-CELL”35／34和100克预先在121℃时干燥72小时的硅酸钠“GD”(PQ Corp．，Valley Forge，PA)。用橡胶刮刀在手的作用下摇动混合物，使其混合，直到均匀。让7．6厘米×3米的聚酯针织基材片(42 g／m2)在钢刀涂布机的刀和床之间通过，刀的间隙设置为0．031厘米。将可硬化的组合物倒在刀后小部分的稀洋纱上，以约15厘米／秒的速度将稀洋纱拉过刀间隙对其用218 g／m2的可硬化组合物进行涂覆。将涂覆的制品卷绕到塑料芯子上，贮存在不透湿气的铝箔袋中。
表6
    异氰酸酯官能的氨基甲酸酯预聚物
    组分 重量％ 克
“ISONATE”2143L(二苯基甲烷二异氰酸酯)(Dow Chemical) 61．3  194
苯甲酰氯(Aldrich) 0．06  0．2
丁基化的羟基甲苯(BHT，Aldrich) 0．48  1．52
 DB-100(Dow Corning，Midland，MI) 0．18  0．57
二吗啉代二乙醚(Huntsman Corp．) 1．2  3．8
“CARBOWAX”1000(聚乙二醇)(Union Carbide) 12．9  40．7
“CARBOWAX”1450(聚乙二醇)(Union Carbide) 12．9  40．7
“ARCOL”LG-650(聚丙三醇)(Arco．Newtown Square．PA) 7．0  22
“PLURONIC”F-108(聚乙烯聚丙烯嵌段共聚物)(BASF，Wyandotte，MI) 4．0  12．6
第二天，将该卷从袋中取出，加入23℃的水，卷绕到直径为5．08厘米的心轴上，制成在5分钟内变成刚性的9层环。24小时后，在压缩下对环进行测试，达到最大压破强度为51 N／cm。
给出的上述详细描述和实施例仅为了理解清楚。从中不应理解为不必要的限制。本发明并不局限于所述的精确细节，对本领域的技术熟练者来说显而易见的改变将包括在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (11)

1．一种整形外科支承材料，它包含基材和含水溶性硅酸盐的可硬化的组合物，其中在25℃时至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。
2．如权利要求1所述的整形外科支承材料，其中在25℃时在少于约5分钟的时间内至少约1份水溶性硅酸盐溶解在约6份水中。
3．如上述任一项权利要求所述的整形外科支承材料，其中水溶性硅酸盐具有结构式SiO2／M2O，其中M是Li、Na、K或NR4，其中各R独立地为氢或(C1-C10)有机基团。
4．如权利要求3所述的整形外科支承材料，其中各R独立地为氢或选自烷基部分、插入一个或多个O、N或S原子的烷基、羟基烷基、芳基、芳烷基和烷芳基的有机基团。
5．如权利要求3至4所述的整形外科支承材料，其中SiO2与M2O的重量比约为0．20／1-20／1。
6．如上述任一项权利要求所述的整形外科支承材料，其中可硬化的组合物还包含选自无机酸、有机酸、酯、酐、碳酸亚烷基酯、和其盐、衍生物和它们混合物的硬化剂。
7．如上述任一项权利要求所述的整形外科支承材料，其中可硬化的组合物还包含选自填料、聚合增韧剂、干燥剂和它们混合物的辅助剂。
8．如上述任一项权利要求所述的整形外科支承材料，其中基材选自针织织物、织造织物、非织造织物和刚性发泡材料。
9．如上述任一项权利要求所述的整形外科支承材料，其中用含硅酸盐的可硬化的组合物涂覆或浸渍基材，其量为基材重量的约0．5-20倍。
10．一种制造模型的方法，该方法包括：
提供上述任一项权利要求所述的整形外科支承材料；
将整形外科支承材料施加到附属肢体上；
将水施加到整形外科支承材料上；和
让可硬化的组合物硬化。
11．如权利要求10所述的方法，其中将水施加到整形外科支承材料上的步骤发生在将整形外科支承材料施加到附属肢体上的步骤之前。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication