TPU/PVP共混体系的制备与性能

采用熔融共混制备TPU/PVP改性材料,研究PVP种类和加工温度对改性材料的外观、力学性能、微观结构和水浴造孔性能的影响。在TPU中加入PVP后材料的颜色变深变黄,温度越高,颜色越黄,拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度降低,较低的熔融共混温度(180℃)对材料的性能影响较小。SEM分析发现,添加PVP-K17与PVP-K30所制备的改性材料,其分散相比添加PVP-K90的尺寸分布更加均匀,原因在于PVP-K90分子量高、黏度大所致;水浴造孔后,纯TPU表面无孔洞出现,添加PVP-K17和PVP-K90的孔洞较少、均匀性较差,添加PVP-K30的孔洞数量较多、分布均匀。在TPU中添加6%的PVP-K30为改性剂、熔融共混180℃的条件下可制备力学性能较好、造孔性能良好的改性材料,在载药支架的3D打印领域具有良好的应用前景。

PET薄膜的亲水改性研究

目的 探索对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜亲水改性的制备工艺,研究其是否能有效提高PET薄膜表面的亲水性。方法 将PET薄膜裁剪成1 cm×4 cm的矩形样条,样条放入盛有无水乙醇的离心管中超声清洗,经烘干后再放入叔丁基过氧化氢(TBHP)溶液中进行引发反应,引发完成的PET薄膜样条依次用无水乙醇、水超声清洗后放入PVP溶液进行改性,最后超声清洗并烘干放置24 h进行接触角测试与红外光谱测试,分别评价PET薄膜的亲水性与表面成分变化。结果 使用不同PVP进行改性,PVP-K90对PET薄膜的改性效果最佳,接触角下降最明显,其接触角为21.3°。研究不同浓度TBHP对接触角的影响,随着TBHP浓度增加,接触角逐渐减小,TBHP浓度为1%时,其接触角为28°。探究不同浓度PVP-K90对接触角的影响,随着PVP-K90浓度增加,接触角呈现先减小后略有增大的变化趋势,PVP-K90浓度为5%时达到最小值(24.2°)。最佳配方和工艺为:5%PVP-K90+1%TBHP,温度80℃,转速600 r/min,反应时间1 h。PET薄膜的接触角从改性前的81.7°下降到改性后的29.5°,亲水性显著提高。亲水改性PET薄膜超声清洗20 min以上,接触角仍保持不变,红外光谱在3 427、1 608 cm^(-1)的特征峰明显增强,PVP以化学键合方式接枝在PET表面。结论 以TBHP作引发剂,PVP-K90作改性剂,通过表面接枝方法可有效提高PET薄膜的亲水性。

基于数字化3D制造技术的硅酮气道支架研制

以硅胶E660A和E660B为原材料,研究了热压温度和时间对材料的力学性能的影响。当热压时间60min不变,随着温度的升高,硅胶的力学性能逐渐上升;当温度为140℃,时间为60min时,硅胶拉伸强度6.1MPa、断裂伸长率275.7%、撕裂强度0.28N/mm、硬度61.9HA。压片温度120℃不变,随着时间的增加,力学性能逐渐提高;当温度为120℃,时间为100min时,硅胶拉伸强度6.3MPa、断裂伸长率287.1%、撕裂强度0.362N/mm、硬度65HA。提高温度或延长时间,都可以提高硅胶的力学性能。采用3Dmax软件进行气道支架和浇铸成型模具的3D建模,利用紫外光固化3D打印机在曝光强度75%、曝光时间4s、离型速度为2mm/s的条件下打印模具,将硅胶抽真空后注入其中,在温度120℃下固化120min制得外观良好、结构完整的硅酮气道支架,其径向支撑力≥7N。该研究为高精度气道支架的个性化制造提供理论和实践依据。

个性化多层结构气道支架设计与3D打印

针对现有气道支架在临床应用时存在再狭窄发生率高、组织感染和容易移位等缺点,提出了一种基于3D打印技术的气道支架个性化定制方案。借助计算机进行三维建模,设计形状和尺寸与患者气道局部解剖结构精准匹配、具有3层结构和表面分布有钉状凸起的个性化气道支架模型。以医用级热塑性聚氨酯为材料,采用3D打印机制备气道支架,研究打印温度、打印速度和移动速度对打印效果的影响,在打印温度为220℃、打印速度为5 mm/s、移动速度为120 mm/s和回退速度为10 mm/s条件下,制备出外观良好、结构完整、内外表面平滑的气道支架样品。研究了径向压缩率对气道支架力学性能的影响,当径向压缩率为20%时径向支撑力、压缩强度和压缩弹性模量分别达到156.16 N,1.20 MPa和8.71 MPa。为新型气道支架的产品开发提供一种制备新技术,具有良好的市场应用前景。