医疗用TPU分类及主要用途

医疗用TPU分类及主要用途

2010/1/7/9:53来源：Alibaba

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慧聪塑料网讯：医疗级聚氨酯弹性体的种类

热塑性聚氨酯弹性体（TPU）在医疗中使用的聚氨酯弹性体主要是热塑性聚氨酯（TPU）弹性体。其加工方式可为注射成型、挤出成型或溶液浇汪成型。热塑性聚氨酯是由软段（长链的低聚物二醇）及硬段（二异氰酸酯及扩链剂）所组成的线性嵌段聚合物，由于硬段具有很强的极性，硬段之间通过氢键形成硬段微相区，分布于软段基体中，形成一种物理性交联点，使弹性体具有硫化橡胶的弹性回复性能。由于聚氨酯分子结构中的软硬段存在极性差异，这种结构使它与生物体具有良好的相容性。由于TPU加工方便，性能优异，已广泛应用于多种医疗及保健制品，如可用于长期及短期植入人体的医用材料等。

TPU的性能根据原料二异氰酸酯、低聚物二醇及短链二醇扩链剂的品种及配比而定。在医疗用聚氨酯弹性体制备中，两种常用二异氰酸酯是芳香族的4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）及脂肪族的亚甲基二环己基二异氰酸酯（HMDI）。常用的低聚物多元醇有聚四亚甲基醚二醇（PTMEG）、聚酯二醇及聚碳酸酯二醇等。由于以PTMEG与MDI或HMDI制成的聚氨酯弹性体具有优异的机械强度、耐水性及生物相容性，PTMEG是用于医疗用聚氨酯材料的一种重要的低聚物二醇，聚酯二醇也可用于医疗级聚氨酯材料，目前注意力已集中于聚碳酸酯二醇。最常用的扩链剂是1,4-丁二醇（BD）。

几种医疗级TPU的原料、性能及商品牌号举例如下：

（1）脂肪族聚醚氨酯以HMDI或六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、PTMEG 及BD为原料的TPU具有良好的生物相容性、强度及可加工性。如美国Thermedics 公司（原Thermo Electron公司）的医用聚氨酯Tecoflex的组成是

PT-MEG-HMDI-BD，80年代美国DuPont公司的医用聚氨酯Adiprenelw 500的原料是PTMEG-HDI-BD。

（2）芳香族聚醚氨酯这类TPU以MDI、PTMEG及BD为原料。与脂肪族聚醚氨酯相比，它们具有类似的生物相容性，而物理强度、耐溶剂性及高温可加工性比脂肪族TPU好，是一类应用较早、牌号较多的TPU。其缺点是暴露在光或γ射线下时间长了会变黄。如果操作温度不当可产生亚甲基-4,4’-二苯基二胺（MDA）。商品牌号有：美国BF Goodrich公司的Estane，美国DOW化学公司（早先的Upjohn公司）的Pellethane，Thermedics公司的Tecothane，Bayer 美国公司的Texin，美国JPS弹性体公司的Stevens系列热塑性聚氨酯MP-1880、MP-1882及MP1890，德国Elastogran公司的Elastollan SP806，等等。

（3）脂肪族聚碳酸酯氨酯这类TPU以HMDI、聚碳酸酯二醇为原料。它具有与聚醚氨酯类似的生物相容性，耐氧化降解性及生物稳定性更好，有良好的强度和操作性。商品有Thermedics公司的Carbothane、PolyMedica工业公司的Chronoflex等。这种TPU能抵抗酶诱发的降解，用于人造心脏及血管。

（4）芳香族聚碳酸酯氨酯其原料是MDI、聚碳酸酯二醇和BD。它具有与脂肪族聚碳酸酯氨酯类似的生物稳定性及生物相容性，芳香族聚氨酯的强度和耐溶剂性，缺点是可能产生MDA及黄变。商品有美国聚合物技术集团公司的Bionate等。

（5）芳香族聚酯氨酯以聚己内酯或聚己二酸酯MDI和BD为原料，这类TPU的强度比PTMEG型聚氨酯的高，但易于水解和受微生物的侵袭。商品有BF Goodrich公司的Estane、Dow化学公司的Pellethane等。

（6）聚氨酯-脲弹性体例如Bayer（美国）公司的Texin5590是一种脂肪族聚醚脲型TPU，设计用于与血液接触的场合，以及管形材料及导液管等短期植入装置。美国Ethicon公司的医用聚氨酯弹性体Biomer是由PTMEG和MDI反应生成端异氰酸酯基预聚物。在二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中以乙二胺为扩链剂，浇注而成的线性聚氨酯-脲嵌段聚合物。Corvita公司90年代研制的植入人体器官用TPU 弹性体材料Corethane，未透露组成成分，据称它具有与广泛使用的芳香族聚醚聚氨酯相似的性能，但在人体内不会受酶的影响而降解。该公司还在开发研制聚氨酯共聚物以及与其它聚合物的复合材料，用于体内植入物。

其它聚氨酯弹性体除TPU之外，一些聚氨酯弹性体预聚物及共聚物也应用于医疗场合。例如，美国Kontron公司的Cardiothane是一种聚氨酯-有机硅弹性体。它是在由MDI和聚四氢呋喃醚二醇生成的预聚物中加入分子量较大的硅氧烷交联剂（端乙酰氧基硅氧烷），由微量水交联而生成的交联聚合物，采用溶液浇注法成型。Avcothane是美国Avco-Ereto公司开发的聚氨酯-聚二甲基硅

氧烷嵌段共聚物，此材料在外循环血泵中用，可以采用浸渍成型，有很好的机械性能，能满足人工心脏苛刻的要求。聚氨酯弹性体可以多种形式用于医疗，例如可以PTMEG-MDI预聚体销售，根据所需的形状进行现场浇注成型。还可制成微孔弹性体。下面介绍聚氨酯弹性体在医疗中的用途。

聚氨酯弹性体的应用聚氨酯首次应用于骨折修复材料，尔后又成功用于血管外科手术缝合用补充涂层。70年代开始聚氨酯作为一种医用材料已受到重视。到了80年代初，用聚氨酯弹性体制作人工心脏移植手术获得成功，使聚氨酯材料在生物医学上的应用得到进一步的发展。下面对聚氨酯弹性体在医疗方面的应用的作简单地介绍。

人工心脏辅助装置用于人工心脏隔膜及包囊的弹性体，要求具有良好的生物和血液相容性，以及优异的机械强度特别是耐曲挠性能。心脏的博动若按每分钟70次计算，则植入人体的心脏每年要耐曲挠4千万次，按植入10年计算，则需耐4亿次曲挠。60年代研制人工心脏，开始用硅橡胶和天然橡胶制作人工心脏气囊，虽然有较好的生物相容性，但在耐曲挠性能方面却不能满足要求。80年代初研制成功的聚氨酯弹性囊，经试验，其耐曲挠超过5亿次，应用于人工心脏获得成功。故世界各国研制人工心脏及其辅助装置的材料，都倾向于使用聚氨酯材料。人工心脏上用的聚氨酯弹性体隔膜材料，为聚醚型热塑性聚氨酯，其组成成分一般是聚四呋喃醚二醇（PTMEG）-MDI（或HDI）-BD或乙二胺，溶液浇注或注射成型。为利用硅橡胶的优异生物相容性，也有采用聚氨酯-硅烷嵌段共聚物。

医用胶管热塑性聚氨酯弹性体具有优异的机械强度、柔韧性、耐磨性以及生物相容性，可用于各种医用胶管管材，如输液管、导液管、导尿管。无毒的软质聚氯乙烯大量应用于医用胶管，采用医用级聚氯乙烯管时，因此必须使用无毒的稳定剂和增塑剂。而采用热塑性聚氨酯弹性体和软质聚氯乙烯共混树脂，可制成各种医用特殊输液和输血装置，用聚氨酯弹性体制作的双压胶管的内胶层，能防止聚氯乙烯中增塑剂向溶液中迁移。聚氨酯材料还能制造胃镜软管。胃镜软管是光学纤维胃镜的重要配件之一。要求其具有足够的柔软性、弹性、无毒；另外在制作工艺上要求管径均匀无弯曲变形，对管子表面的光洁度也有很高的要求，现在采用热塑性的聚氨酯弹性体，挤出成型制作胃镜软管，工艺简单，加工方便，柔软性和弹性都较好，符合医用要求，国外已普通采用。80年代初北京市塑料研究所曾采用TPU挤塑成型制造胃镜软管。山西省化工研究所1992年研制成功了用于气管切开患者的聚氨酯气管套管，由圆弧形内外套管等组成，较金属套管舒适，柔韧性好，可用常规方法灭菌。

聚氨酯薄膜制品TPU能够通过溶液浇注成型或挤塑、吹塑成型制成薄而韧的薄膜。这种薄膜具有较高的强度和弹性，例如美国JPS弹性体公司Stevens聚氨酯薄膜拉伸强度高达41.2~54.9MPa，能伸长8倍，并回到原来的尺寸而无明显的形变。它们不含增塑剂，能长期、并在较宽温度范围保持其柔韧性，还具有良好的透气性、耐药品性、耐微生物、耐辐射性能，可用于多种医疗卫生用途，如灼伤覆盖层、伤口包扎材料和取代缝线的外科手术用拉伸薄膜、用于病人退烧的冷敷冰袋、一次性给药软袋、填充液体的义乳、避孕套、医院床垫及床套等。