一种可变色低温热塑性材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于医学高分子材料技术领域，具体涉及一种可变色低温热塑性材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.低温热塑材料在软化后(65℃)，部分产品呈透明状，但是其透明程度不一致，同时部分产品又会呈现不透明状，难以判断低温热塑片材是否软化完成，操作技师需要反复查看低温热塑片材的软化情况，存在低温热塑片材被破坏的风险、且产品使用确认状态用时较长，不便提高低温热塑片材塑形效率，延长患者定位产品的制作时间，易引发抱怨等。另外现有热塑材料的存在收缩率大，多次佩戴舒适性差的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种可变色低温热塑性材料，该材料是通过利用聚己内酯和改性聚氨酯结合使用，进而获得板材收缩力率更小、拉伸力小、使用舒适性能更好。同时添加了色母粉和温变粉，在软化时，可以通过颜色只是软化程度达到精准制作到位，避免了操作技师多次查看板材的软化情况，提高操作效率的同时，提升了整体处理效果，减少等待时长。
4.本发明通过以下技术方案实现：
5.一种可变色低温热塑性材料，所述低温热塑性材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
6.聚己内酯50-90份，改性聚氨酯10-50份，异氰酸酯类交联剂0.5-2份，抗菌剂0.5-2份，色母粉0.1-1份和温变粉0.2-2份。
7.上述：增加改性聚氨酯的目的在于，提高板材的硬度，改性之后聚氨酯更易与聚己内酯熔融共混；聚己内酯中含有酯基，改性聚氨酯中含有氨基，当两种聚合物在异氰酸酯类交联剂的作用下，形成氨酯基类高分子化合物，氨基在聚合物中起到网络段(硬段)的作用，酯基在聚合物中起到开关段(软段)。网络段使得聚合物具有一定的强度，开关段使得聚合物具有可塑性及记忆功能，从而实现热塑板材的记忆功能的同时具有足够的强度。
8.低温热塑材料属于高分子材料，其在较低温度下(65℃)可软化并塑成任意形状，因而可被应用于医学领域。目前已用于骨外科固定，放射治疗定位、制作矫形支具和康复支具等。由于低温热塑材料具有加热软化、多次塑形、具有形状记忆功能等特点，以及操作简单，固定方便，是目前放疗定位、骨科外固定等最理想的外固定材料。
9.作为优选地，所述低温热塑性材料主要由以下质量份数的原料制备得到：
10.聚己内酯70-80份，改性聚氨酯15-25份，异氰酸酯类交联剂0.8-1份，抗菌剂0.8-1份，色母粉0.5-0.8份和温变粉0.5-1份。
11.作为优选地，所述聚己内酯为熔点57-60℃的聚己内酯；
12.所述改性聚氨酯为熔点65-75℃的改性聚氨酯；
13.所述异氰酸酯类交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯或其同分异构体。
14.一种可变色低温热塑性材料的制备方法，包括如下步骤：
15.按照相应质量份数选取聚己内酯、改性聚氨酯、异氰酸酯类交联剂、抗菌剂、色母粉和温变粉混匀后，放入挤出装置中进行挤出处理，加热到熔融状态后进行板材的生产、打孔裁剪、辐照，组装。
16.作为优选地，所述挤出装置中进行挤出处理时，装置挤出料筒温度为60-180℃；装置模具温度为20-35℃；注塑压力为80-120mpa；
17.所述板材的厚度为2.4-4.0mm。
18.作为优选地，所述板材的厚度为2.4mm或3.2mm。
19.作为优选地，所述打孔裁剪是用打孔机按照5％-50％的网孔密度进行打孔。
20.作为优选地，所述辐照剂量为3-20kgy；优选为5-20kgy。
21.作为优选地，所述辐照光线为x-射线、紫外线和钴60中的任意一种。
22.上述料筒设置参数，是根据所用材料的物化参数进行设定，保证充分熔融。
23.关于板材厚度、打孔比例、辐照剂量，是根据应用于不同场合，对应不同强度进行制定。
24.一种可变色低温热塑性材料在制备骨外科固定、放射治疗定位、矫形支具和康复支具产品中的应用。
25.与现有技术相比，本发明至少具有如下技术效果：
26.本发明提供一种可变色低温热塑性材料，该材料是通过利用聚己内酯和改性聚氨酯结合使用，进而获得板材收缩力率更小、拉伸力小、使用舒适性能更好。同时添加了色母粉和温变粉，在软化时，可以通过颜色只是软化程度达到精准制作到位，避免了操作技师多次查看板材的软化情况而造成操作不及时，提高塑形效率的同时，提升了整体处理效果，减少等待时长。
具体实施方式
27.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围，实施例中未注明的具体条件，按照常规条件或者制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
28.实施例1：
29.称取：各原料：聚己内酯70公斤，改性聚氨酯25公斤，异氰酸酯类交联剂1公斤，抗菌剂2公斤，色母粉0.5公斤和温变粉1公斤。
30.混合：用搅拌机将上述原料搅拌30min待用。
31.挤出：用双螺杆挤出机造板，料筒1：80℃、料筒2：90℃、料筒3：85℃、机头：80℃、模具：25℃、压力：100mpa。
32.裁剪：板材尺寸为900*600*2.4mm。
33.打孔：用打孔机进行打孔，打孔密度为12％。
34.辐照：剂量为10kgy进行辐照交联。
35.实施例2：
36.称取：各原料：聚己内酯80公斤，改性聚氨酯15公斤，异氰酸酯类交联剂2公斤，抗菌剂2公斤，色母粉0.5公斤和温变粉0.5公斤。
37.混合：用搅拌机将上述原料搅拌30min待用。
38.挤出：用双螺杆挤出机造板，料筒1：70℃、料筒2：85℃、料筒3：75℃、机头：70℃、模具：20℃、压力：100mpa。
39.裁剪：板材尺寸为900*600*2.4mm。
40.打孔：用打孔机进行打孔，打孔密度为15％。
41.辐照：剂量为7kgy进行辐照交联。
42.实施例3：
43.称取：各原料：聚己内酯90公斤，改性聚氨酯5公斤，异氰酸酯类交联剂1公斤，抗菌剂2公斤，色母粉1公斤和温变粉1公斤。
44.混合：用搅拌机将上述原料搅拌30min待用。
45.挤出：用双螺杆挤出机造板，料筒1：70℃、料筒2：80℃、料筒3：70℃、机头：65℃、模具：20℃、压力：100mpa。
46.裁剪：板材尺寸为900*600*2.4mm。
47.打孔：用打孔机进行打孔，打孔密度为5％。
48.辐照：剂量为15kgy进行辐照交联。
49.实施例4：
50.称取：各原料：聚己内酯50公斤，改性聚氨酯45公斤，异氰酸酯类交联剂2公斤，抗菌剂2公斤，色母粉0.5公斤和温变粉0.5公斤。
51.混合：用搅拌机将上述原料搅拌30min待用。
52.挤出：用双螺杆挤出机造板，料筒1：80℃、料筒2：100℃、料筒3：80℃、机头：80℃、模具：30℃、压力：120mpa。
53.裁剪：板材尺寸为900*600*2.4mm。
54.打孔：用打孔机进行打孔，打孔密度为25％。
55.辐照：剂量为20kgy进行辐照交联。
56.对比例1：(使用纯聚己内酯)
57.称取：各原料：聚己内酯90公斤，改性聚氨酯0公斤，异氰酸酯类交联剂2公斤，抗菌剂2公斤，色母粉0.5公斤和温变粉0公斤。
58.混合：用搅拌机将上述原料搅拌30min待用。
59.挤出：用双螺杆挤出机造板，料筒1：65℃、料筒2：75℃、料筒3：70℃、机头：70℃、模具：20℃、压力：90mpa。
60.裁剪：板材尺寸为900*600*2.4mm。
61.打孔：用打孔机进行打孔，打孔密度为5％。
62.辐照：剂量为25kgy进行辐照交联。
63.对比例2：(聚己内酯+碳纤维)
64.称取：各原料：聚己内酯70公斤，碳纤维20公斤，改性聚氨酯0公斤，异氰酸酯类交联剂2公斤，抗菌剂2公斤，色母粉0.5公斤和温变粉0公斤。
65.混合：用搅拌机将上述原料搅拌30min待用。
66.挤出：用双螺杆挤出机造板，料筒1：65℃、料筒2：75℃、料筒3：70℃、机头：70℃、模具：20℃、压力：100mpa。
67.裁剪：板材尺寸为900*600*2.4mm。
68.打孔：用打孔机进行打孔，打孔密度为5％。
69.辐照：剂量为25kgy进行辐照交联。
70.实验例：收缩力、拉伸力及软化时间测试
71.选取上述各实施例和对比例：
72.[0073][0074]
验证一：收缩力测试方法：
[0075]
任意选取5个120mm
×
20mm的试验样品(包括实施例1、实施例3、实施例4、对比例1和对比例2)，放入65℃-70℃的恒温水箱中软化不超过5分钟，用夹子夹住热塑膜两端各10mm，沿长度方向拉伸至3倍，并保持塑形10分钟，测量软化拉伸后的尺寸l1，然后等待试验样品冷却定形24小时后再次测量样品的尺寸l2，按照如下公式计算线性收缩率s。
[0076][0077]
s——线性收缩率；
[0078]
l1——软化拉伸后的尺寸；
[0079]
l2——冷却定形24h后的尺寸。
[0080]
验证二：拉伸力测试方法
[0081]
选取120mm
×
20mm的试验样品，放入65℃-70℃的恒温水箱中软化不超过5分钟，用带压力传感器的拉力计夹住热塑膜两端各边框上，沿长度方向拉伸至3倍，测试拉伸力大
小。
[0082]
验证三：软化时间测试：
[0083]
将恒温水箱调制68℃，将实施例1-4样品条及对比例1和2放置恒温水箱中，进行软化时间测试。
[0084]
结果如下；
[0085][0086]
上述数据结果显示：
[0087]
1、与对比案例1相比，实施例样本和对比案例2的收缩率都大幅减少，但是对比案例2的拉伸力增加约35％，而实施例样本的拉伸力仅增加约2％；
[0088]
2、实施例样本产品软化时无需查看软化程度，只需对比颜色变化，故与对比案例1和对比案例2相比，软化用时短，且省去反复查看的操作。
[0089]
对于患者，收缩率小使得面罩塑形后收缩小，二次佩戴时不紧绷；拉伸力小，使得在热塑膜塑形时，患者面部感受的压迫感小，且软化时间短，提升热塑膜的舒适性以及患者的等待时间。
[0090]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可变色低温热塑性材料，其特征在于，所述低温热塑性材料主要由以下质量份数的原料制备得到：聚己内酯50-90份，改性聚氨酯10-50份，异氰酸酯类交联剂0.5-2份，抗菌剂0.5-2份，色母粉0.1-1份和温变粉0.2-2份。2.根据权利要求1所述的一种可变色低温热塑性材料，其特征在于，所述低温热塑性材料主要由以下质量份数的原料制备得到：聚己内酯70-80份，改性聚氨酯15-25份，异氰酸酯类交联剂0.8-1份，抗菌剂0.8-1份，色母粉0.5-0.8份和温变粉0.5-1份。3.根据权利要求1或2所述的一种可变色低温热塑性材料，其特征在于，所述聚己内酯为熔点57-60℃的聚己内酯；所述改性聚氨酯为熔点65-75℃的改性聚氨酯；所述异氰酸酯类交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯或其同分异构体。4.一种如权利要求1或2所述的可变色低温热塑性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照相应质量份数选取聚己内酯、改性聚氨酯、异氰酸酯类交联剂、抗菌剂、色母粉和温变粉混匀后，放入挤出装置中进行挤出处理，加热到熔融状态后进行板材的生产、打孔裁剪、辐照，组装。5.根据权利要求4所述的一种可变色低温热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述挤出装置中进行挤出处理时，装置挤出料筒温度为60-180℃；装置模具温度为20-35℃；注塑压力为80-120mpa；所述板材的厚度为2.4-4.0mm。6.根据权利要求5所述的一种可变色低温热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述板材的厚度为2.4mm或3.2mm。7.根据权利要求4所述的一种可变色低温热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述打孔裁剪是用打孔机按照5％-50％的网孔密度进行打孔。8.根据权利要求4所述的一种可变色低温热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述辐照剂量为3-20kgy；优选为5-20kgy。9.根据权利要求8所述的一种可变色低温热塑性材料的制备方法，其特征在于，所述辐照光线为x-射线、紫外线和钴60中的任意一种。10.一种如权利要求1或2所述的可变色低温热塑性材料在制备骨外科固定、放射治疗定位、矫形支具和康复支具产品中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可变色低温热塑性材料及其制备方法和应用，属于医学高分子材料技术领域。该材料是通过利用聚己内酯和改性聚氨酯结合使用，进而获得板材收缩力率更小、拉伸力小、使用舒适性能更好。同时添加了色母粉和温变粉，在软化时，可以通过颜色只是软化程度达到精准制作到位，避免了多次查看板材的软化情况而造成操作不及时，提高塑形效率的同时，提升了整体处理效果，减少等待时长。减少等待时长。


技术研发人员：冒苏
受保护的技术使用者：四川康普德科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/25