一種醫用手套用聚氨酯乳液及其製備方法與流程
2023-10-29 12:34:12 1
本發明涉及聚合物材料領域，具體涉及一種醫用手套用聚氨酯乳液及其製備方法。
背景技術：
醫用手套在外科手術中的使用具有劃時代的意義，已成為預防手術過程中交叉感染的主要手段，可以避免與任何可能引起感染的物質直接接觸的危險。
目前市場上醫用手套主要有天然乳膠和合成樹脂兩種。天然乳膠醫用手套柔軟、耐磨、彈性好、靈敏度高且價格便宜，但天然乳膠中某些蛋白質會引起過敏反應，國外報導中醫護人員中乳膠手套過敏率約為8~12%，天然乳膠過敏在歐美國家已逐漸成為職業性健康問題，並且由於天然乳膠醫用手套存在200nm左右的微孔，對B肝、愛滋等病毒隔離效果差。
合成樹脂醫用手套主要原材料為聚氯乙烯（pvc），市場佔有率約50%，但由於pvc在生產過程中汙染極大，在國外發達國家基本沒有生產。pvc醫用手套的主要原材料是pvc糊樹脂，pvc糊樹脂在復配過程中需加入40%左右的塑化劑來增加柔軟度，同時需添加安定劑來提高pvc的耐光和耐熱性能。常用的安定劑中含有鉛、鎘、鋅、錫等重金屬鹽類，在使用過程中會緩慢從pvc醫用手套中滲出，造成慢性重金屬中毒。另外，pvc醫用手套的耐穿刺性能並不突出，外科醫用手套在手術過程中因自然磨損或與尖銳的醫療器具和骨渣接觸，容易破損和穿孔。
技術實現要素：
基於上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種醫用手套用聚氨酯乳液及其製備方法。本發明的醫用手套用聚氨酯乳液，聚氨酯材料不含重金屬、不含蛋白質，因此無毒、不致敏、無重金屬、有機溶劑殘餘，由其製得的醫用手套具有強度高、延伸性好等優點。
具體地，本發明提供一種醫用手套用聚氨酯乳液的製備方法，其包括下述步驟：
（1）預聚體製備：將13~16%的大分子二元醇和1.5~3.5%的大分子三元醇投入反應釜，攪拌加熱至100~110℃，-0.1mpa條件下真空脫水至大分子三元醇含水率在0.03%以下，降溫至40℃，投入3~4%的二異氰酸酯，攪拌升溫至80~90℃，保溫反應2~3小時，降溫至50℃，投入0.8~0.9%的親水擴鏈劑、0.2~0.4%小分子擴鏈劑和6.5%的溶劑，攪拌升溫至80℃反應3~4小時，降溫至50℃，投入0.02-0.06%的催化劑和4~4.5%溶劑，攪拌升溫至70~75℃反應2~3小時，然後降溫至10~20℃，加入0.6-0.67%的成鹽劑和13~15%的溶劑，攪拌30min，獲得預聚體；
（2）乳化過程：將預聚體轉移至乳化器中，調整轉盤轉速至1000~1400r/min高速攪拌下勻速將50~55%的冰水混合物加入預聚體中，預聚體打開後繼續攪拌5min，然後將轉速調整至400r/min，加入1~2.5%的後擴鏈劑水溶液，繼續攪拌5小時；
（3）脫溶過程：將上述過程（2）獲得的乳液升溫至40~45℃，-0.09mpa條件下脫去乳液中的溶劑，製得醫用手套用水性聚氨酯乳液。
其中，所述大分子二元醇為聚丙二醇（ppg）、聚四氫呋喃醚二醇（ptmeg）中的一種或幾種；大分子二元醇的分子量為2000~3000，其中，若分子量過大，水性聚氨酯乳液成膜後回彈性和斷裂強度下降；如果分子量過小，水性聚氨酯乳液成膜易開裂，且模量大。
此外，所述大分子三元醇為聚氧化丙烯三醇，分子量為5000~8000，使用這種三元醇提高水性聚氨酯回彈性能，同時提高手套的耐溶劑和耐穿刺性能。
此外，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯（ipdi）、二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）或甲苯二異氰酸酯（tdi-100）中的一種或幾種；所述溶劑為丙酮。
此外，所述親水擴鏈劑為二羥甲基丙酸（dmpa）或二羥甲基丁酸（dmba）中的一種或幾種；所述小分子擴鏈劑為環己二甲醇（chdm）、1,4-丁二醇（bdo）或甲基丙二醇（mpd）中的一種或幾種。
此外，所述催化劑為有機鉍催化劑，具體可使用美國領先化學公司bicat®8106型有機鉍催化劑；所述成鹽劑為三乙胺。
此外，所述後擴鏈劑為聚醚多胺，優選聚醚三胺，分子量為230。所述後擴鏈劑水溶液優選聚醚三胺5倍水溶液；聚醚多胺是一種柔性固化劑，以其作為後擴鏈劑使用提高水性聚氨酯分子量，同時提供端基交聯，不增加水性聚氨酯模量，提高水性聚氨酯回彈性能和耐穿刺性能。
本發明還提供一種如上所述製備方法製得的醫用手套用聚氨酯乳液，該乳液為陰離子型水性聚氨酯乳液、固含量為30~35%、ph值為6.5~7.5。
本發明還提供一種具有耐穿刺性醫用手套，其由如上所述的聚氨酯乳液製備而成。
此外，本發明還提供一種如上所述的具有耐穿刺性醫用手套的製備方法，將模具清洗乾淨並乾燥後，依次浸入離子凝聚液、乾燥、浸入如權利要求1所述的水性聚氨酯乳液、乾燥、卷邊、浸入隔離劑、乾燥、脫模。
此外，所述離子凝聚液為10%多價金屬離子（mg2+、ca2+）水溶液；所述隔離劑為摻有1%白炭黑的10%固含量水性聚氨酯乳液。
其中，本發明通過使用高活性聚醚三元醇提高水性聚氨酯回彈性能，同時可提高製得的醫用手套的耐溶劑和耐穿刺性能；另外，本發明中後擴鏈劑採用聚醚多胺，分子量為230；聚醚多胺是一種柔性固化劑，以其作為後擴鏈劑使用可提高水性聚氨酯分子量，同時提供端基交聯，不增加水性聚氨酯模量，提高水性聚氨酯回彈性能和耐穿刺性能；本發明所述離子凝聚液為多價金屬離子（mg2+、ca2+等）水溶液；陰離子型水性聚氨酯遇多價金屬離子發生絮凝，在模具表面絮凝成一層均勻的透氣性好得水性聚氨酯膜，同時多價金屬離子與水性聚氨酯中的羧基形成化學鍵交聯，提高水性聚氨酯膜的強度和回彈性。
本發明的有益效果在於：由本發明水性聚氨酯乳液製得的醫用手套強度高、延伸性好，並具有優異的耐穿刺特性。即，該水性聚氨酯乳液通過離子凝聚法在模具表面形成的聚氨酯膜厚度均勻，透氣性好，多價金屬離子與水性聚氨酯中的羧基形成化學鍵交聯，進一步提高水性聚氨酯醫用手套的強度、回彈和耐穿刺性能，減少醫護人員在使用過程中破損率。
具體實施方式
以下，結合實施例進一步詳述本發明的技術方案，但本發明並不限定於這些實施例。實施例中各成分除特殊標定外均使用分析純。
實施例1
（1）預聚體製備：將13.02kg的ppg3000和3.5kg的5000分子量氧化丙烯三元醇投入反應釜，攪拌加熱至100℃，-0.1mpa條件下真空脫水至氧化丙烯三元醇含水率在0.03%以下，降溫至40℃，投入2.82kg的ipdi和0.71kg的mdi，攪拌升溫至85℃，保溫反應2小時，降溫至50℃，投入0.85kg的dmpa、0.42kg的chdm和6.5kg的丙酮，攪拌升溫至80℃反應3小時，降溫至50℃，投入0.04kg的有機鉍催化劑（美國領先化學公司bicat®8106）和4.3kg丙酮，攪拌升溫至70℃反應3小時，然後降溫至15℃，加入0.64kg的三乙胺和15kg的丙酮，攪拌30min，獲得預聚體；
（2）乳化過程：將預聚體轉移至乳化器中，調整轉盤轉速至1400r/min高速攪拌下勻速將50kg的冰水混合物加入預聚體中，預聚體打開後繼續攪拌5min，然後將轉速調整至400r/min，加入2.2kg的聚醚三胺5倍水溶液，繼續攪拌5小時；
（3）脫溶過程：將上述過程（2）獲得的乳液升溫至40℃，-0.09mpa條件下脫去乳液中的丙酮，製得醫用手套用水性聚氨酯乳液；
（4）水性聚氨酯醫用手套製備工藝：
清洗模具、乾燥：將模具用純水清洗乾淨，在90℃乾燥5min；
浸離子凝聚液、乾燥：清洗乾燥後的模具降溫至40℃，浸入配置好的10%濃度的ca2+離子凝聚液30s，取出乾燥，乾燥溫度為80℃，乾燥時間為8min；
浸水性聚氨酯乳液：浸ca2+離子凝聚液乾燥後的模具降溫至40℃，浸入上述步驟（3）所獲得水性聚氨酯乳液2min，取出乾燥，乾燥溫度為100℃，乾燥時間為15min；
卷邊：浸水性聚氨酯乳液乾燥後的模具卷邊至合適位置；
浸隔離劑、乾燥、脫模：卷邊後的模具降溫至20℃，浸入摻有1%白炭黑的10%固含量水性聚氨酯乳液中，取出乾燥，乾燥溫度70℃，乾燥時間5min，乾燥後冷卻至室溫脫模，即獲得水性聚氨酯醫用手套。
實施例2
（1）預聚體製備：將15.98kg的ptmeg3000和2.0kg的8000分子量聚氧化丙烯三元醇投入反應釜，攪拌加熱至110℃，-0.1mpa條件下真空脫水至聚氧化丙烯三元醇含水率在0.03%以下，降溫至40℃，投入2.0kg的ipdi和1.0kg的tdi-100，攪拌升溫至80℃，保溫反應3小時，降溫至50℃，投入0.9kg的dmpa、0.20kg的mpd和6.5kg的丙酮，攪拌升溫至80℃反應4小時，降溫至50℃，投入0.06kg的有機鉍催化劑（美國領先化學公司bicat®8106）和4.0kg丙酮，攪拌升溫至75℃反應3小時，然後降溫至20℃，加入0.6kg的三乙胺和13.26kg的丙酮，攪拌30min，獲得預聚體；
（2）乳化過程：將預聚體轉移至乳化器中，調整轉盤轉速至1400r/min高速攪拌下勻速將52.5kg的冰水混合物加入預聚體中，預聚體打開後繼續攪拌5min，然後將轉速調整至400r/min，加入1.0kg的聚醚三胺5倍水溶液，繼續攪拌5小時；
（3）脫溶過程：將上述過程（2）獲得的乳液升溫至45℃，-0.09mpa條件下脫去乳液中的丙酮，製得醫用手套用水性聚氨酯乳液；
（4）水性聚氨酯醫用手套製備工藝同實施例1。
實施例3
（1）預聚體製備：將13.0kg的ptmeg2000和1.5kg的8000分子量聚氧化丙烯三元醇投入反應釜，攪拌加熱至105℃，-0.1mpa條件下真空脫水至聚氧化丙烯三元醇含水率在0.03%以下，降溫至40℃，投入2.54kg的ipdi和1.44kg的tdi-100，攪拌升溫至90℃，保溫反應2小時，降溫至50℃，投入0.8kg的dmba、0.3kg的bdo和6.5kg的丙酮，攪拌升溫至80℃反應3小時，降溫至50℃，投入0.02kg的有機鉍催化劑（美國領先化學公司bicat®8106）和4.5kg丙酮，攪拌升溫至70℃反應3小時，然後降溫至10℃，加入0.67kg的三乙胺和13.0kg的丙酮，攪拌30min，獲得預聚體；
（2）乳化過程：將預聚體轉移至乳化器中，調整轉盤轉速至1400r/min高速攪拌下勻速將54.7kg的冰水混合物加入預聚體中，預聚體打開後繼續攪拌5min，然後將轉速調整至400r/min，加入1.03kg的聚醚三胺5倍水溶液，繼續攪拌5小時；
（3）脫溶過程：將上述過程（2）獲得的乳液升溫至45℃，-0.09mpa條件下脫去乳液中的丙酮，製得醫用手套用水性聚氨酯乳液；
（4）水性聚氨酯醫用手套製備工藝同實施例1。
依據gb/t11175-2002測試實施例1-3所獲得的水性聚氨酯乳液的固含量和ph值，依據gb/t1040.1-2006測試製得的水性聚氨酯醫用手套延伸性和強度，耐穿刺性能還沒有實驗標準，本發明使用標準醫用注射針連接一壓力計，測試注射針將材料穿透時的壓力，結果如表1所示。
表1
由表1可知，由本發明製得的水性聚氨酯乳液製得的醫用手套延伸性高及強度均較高，並具有優異的耐穿刺性。