一種表面改性的硫化矽橡膠材料及其製備方法
2023-05-06 16:38:11 3
一種表面改性的硫化矽橡膠材料及其製備方法
【專利摘要】本申請屬於新材料領域，更具體說本申請屬於醫用新材料領域，本申請提供了一種表面改性硫化矽橡膠材料及其製備方法，經過改性後的硫化矽橡膠具有良好親水性，能夠有效抑制細菌粘附，可用於製備醫用材料。
【專利說明】一種表面改性的硫化矽橡膠材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於新材料領域，更具體說本發明屬於醫用新材料領域，本發明涉及一種 表面改性硫化矽橡膠材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 在材料學中，有機材料表面的親水接枝改性方法目前主要包括等臭氧接枝、離子 體接枝、紫外光固化接枝法、Y射線高能輻射法等。接枝聚合可以嚴格限制在亞表面或表 面上進行，但是又不會損壞材料本身的屬性。其中等臭氧接枝、Y射線高能輻射法、離子體 接枝的實驗裝置複雜昂貴，處理繁瑣，因此不利於工業化大規模生產。紫外光化學固定法作 為親水接枝改性方法操作方便、反應迅速、不需使用控溫儀器或真空等複雜設備和操作，在 應用生產中能大為減少成本，同時還能夠大大降低塗層試劑在矽橡膠表面產生無序交聯， 這種改性產生的材料表面比起運用其它表面塗層方法所得到的表面能更顯著提高表面特 定活性。但是目前現有技術中的紫外光固化接枝法相對Y射線高能輻射等方法對材料的 穿透力較弱。接枝效果不理想。
[0003] 液相法和氣相法作為紫外輻照的主要實施方法已成功用於紫外輻照接枝的改性 過程中。在相同的接枝率下，要改善矽橡膠表面的親水性，液相接枝相對比氣相接枝更加具 有應用優勢。因此，本發明通過大量實驗使用創新液相法接枝，獲得了較為滿意同時快速簡 便的接枝效果。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種新型硫化矽橡膠材料，該材料具有良好親水性，能夠 有效抑制細菌粘附。
[0005] -方面，本發明提供了一種新型矽橡膠材料的方法，該方法包括：（1)用丙酮溶液 預處理硫化矽橡膠；（2)對丙酮溶液預處理後的硫化矽橡膠進行紫外輻照接枝。
[0006] 在一個實施方案中，其中步驟（1)所述的丙酮溶液預處理操作為：將滅菌後的硫 化矽橡膠置於含〇. 〇2g/ml二苯甲酮的丙酮溶液中，作用約2小時後，室溫乾燥至丙酮完全 揮發。
[0007] 在一個實施方案中，其中步驟（2)所述的紫外輻照接枝的操作為：將丙酮溶液預 處理過的硫化矽橡膠放入封裝有50% PEG1000水溶液的密閉容器內，抽去瓶內氧氣，紫外 光固化燈光輻照約1小時。
[0008] 在一個實施方案，其中步驟（2)所述的紫外輻照接枝的操作為：將丙酮溶液預處 理過的硫化矽橡膠放入封裝有含表面活性劑0P-10的50% PEG1000水溶液的密閉容器內， 抽去瓶內氧氣，紫外光固化燈光輻照約1小時。優選地，0P-10按〇. 04% (v/v% )加入50% PEG 1000水溶液。
[0009] 其中步驟（2)所述的紫外輻照接枝的操作為：將丙酮溶液預處理過的硫化矽橡膠 放入封裝有6%丙烯酸水溶液的密閉容器內，抽去瓶內氧氣，紫外光固化燈光輻照約1小 時。
[0010] 在本發明的一個具體實施方案中，其中紫外光輻照使用1000W紫外線高壓汞燈， 紫外光源與照射表面的距離為25cm。 toon] 另一方面，本發明提供了一種使用本發明方法製備的表面改性的硫化矽橡膠，其 接觸角小於114. 98±4. 43,優選小於82. 50±3. 70,更優選小於78. 59±1. 78,最優選小於 67. 59±1. 83,其具有良好的親水性。實驗證明其能有效抑制細菌生長。
[0012] 因此，另一方面，本發明提供了所述表面改性硫化矽橡膠在製備醫用材料中的用 途。
[0013] 在本實驗中我們選取了親水性改善能力較強的丙烯酸及應用較為廣泛的聚乙二 醇（PEG)，丙烯酸由紫外光直接引發的自聚反應也加劇，因此在本實驗中配製質量百分比 6%的丙烯酸溶液。PEG是最常用的具有良好親水性的的高分子材料。這種材料已被美國 PDA批准應用於人體。本研究中，我們發現在接枝有丙烯酸和聚乙二醇1000各組的接觸角 明顯降低，同時之後的對金黃色葡萄球菌的粘附也都有較明顯降低。而這兩種接枝聚合物 的親水改性能力之間比較並沒有出現統計學的顯著差異，說明兩種改性方式效果接近。
[0014] Kyomoto等的研究指出表面活性劑能導致親水膜親水性明顯增強，並在PVA溶 液中加入適量的表面活性劑DP-18、OS、BL-240、0P-10、-S03H，發現表面活性劑含量在 3% -8%之間時，能使親水性達到最佳狀態。研究也指出離子型表面活性劑的潤溼能力強， 但成膜後有一定水溶性，持久相差，而非離子表面活性劑潤溼能力較弱，持久性好。因此本 實驗在接枝有聚乙二醇1000的第4組中加入了表面活性劑0P-10,在實驗中加入的表面活 性劑0P-10也起到了明顯的加強親水效應的作用，比僅用紫外光照的第2組和僅加入聚乙 二醇1000及丙烯酸的第3和第5組都有明顯的接觸角的降低，同時抗金黃色葡萄球菌粘附 作用也明顯加強。
[0015] 本實驗在密閉的容器中進行，原因在於氧氣可以通過刺雷射敏劑產生活性自由 基，因而可以生成活性很低的過氧化自由基，從而抑制接枝聚合反應，因此在接枝聚合的過 程中應儘量避免氧氣的存在。本研究在裝入硫化矽橡膠和反應接枝液後，抽去藥劑瓶內氣 體之後密封，因此起到了較為理想的效果。 實施例
[0016] 實施例1
[0017] 1.1配製接枝液
[0018] 配製50% PEG1000的水溶液。配製6 % (wt % )丙烯酸水溶液200ml，並在丙烯酸 單體溶液中加入0.02% (wt%)的對苯二酚為阻聚劑。
[0019] 1.2丙酮溶液預處理
[0020] 室溫下，將硫化矽橡膠人工顱骨（購自山東凱斯特醫療器械有限公司）剪成40 片，Ixlcm大小，高壓滅菌採用蒸汽滅菌器，將硫化矽橡膠片置入電熱手提式壓力鍋，溫度 115°C，壓力15kPa，滅菌20分鐘。配製濃度為0.02g/ml的含二苯甲酮的丙酮溶液500mL。 將經高壓滅菌後的硫化矽橡膠片分為5組，每組8片。將其中4組置入丙酮溶液中，於2小 時後取出，在室溫下乾燥1小時，使丙酮完全揮發。
[0021] 1.3紫外輻照接枝
[0022] 將I. 2中經丙酮預處理後的5組矽橡膠片，分別進行如下處理。
[0023] 第一組，對照組：將矽橡膠片（未經丙酮溶液處理）放置在1000W紫外高壓汞燈下 照射接枝，紫外光與表面固定範圍25cm。
[0024] 第二組，紫外輻照組：將丙酮溶液處理過加矽橡膠片分別放入藥劑瓶（IOOml)中， 橡皮蓋封口，用針管向各瓶中各抽取數次，去除氧氣，瓶口緊封。放置在1000W紫外高壓汞 燈）下照射接枝，紫外光與表面固定範圍25cm。
[0025] 第三組，PEG1000組：將丙酮溶液預處理過的矽橡膠片放入藥劑瓶（IOOml)中，向 玻璃瓶中加入30ml PEG1000溶液，橡皮蓋封口，用針管向各瓶中各抽取數次，去除氧氣，瓶 口緊封。放置在1000W紫外高壓汞燈）下照射接枝，紫外光與表面固定範圍25cm。
[0026] 第四組，PEG1000加入0P-10組：將丙酮溶液預處理過的矽橡膠片放入藥劑瓶 (IOOml)中，向玻璃瓶中加入30ml PEG1000溶液和I. 2ml的表面活性劑0P-10 (體積百分比 為0.04%)。橡皮蓋封口，用針管向各瓶中各抽取數次，去除氧氣，瓶口緊封。紫外光固化 燈光照射1小時。放置在1000W紫外高壓汞燈）下照射接枝，紫外光與表面固定範圍25cm。
[0027] 第五組，丙烯酸組：：將丙酮溶液預處理過的矽橡膠片放入藥劑瓶（IOOml)中，向 玻璃瓶中加入6%丙烯酸水溶液30ml。橡皮蓋封口，用針管向各瓶中各抽取數次，去除氧 氣，瓶口緊封。紫外光固化燈光照射1小時。放置在1000W紫外高壓汞燈）下照射接枝，紫 外光與表面固定範圍25cm。
[0028] 實施例2接觸角測量
[0029] 將實施例1中經紫外輻照接枝後的5組矽橡膠片用OCA光學接觸角測量儀逐一加 滴水滴後進行測量並拍照，獲得表面接觸角值。表面接觸角數據見表1 :
[0030] 表1各組接觸角測量結果（Λ士s) (η = 8)
[0031]
【權利要求】
1. 一種製備表面改性硫化矽橡膠的方法，該方法包括：（1)用丙酮溶液預處理矽橡膠； (2)對丙酮溶液預處理後的硫化矽橡膠進行紫外輻照接枝。
2. 權利要求1所述的方法，其中步驟（1)所述的丙酮溶液預處理操作為：將滅菌後的 硫化矽橡膠置於含0. 02g/ml二苯甲酮的丙酮溶液中，作用約2小時後，室溫乾燥至丙酮完 全揮發。
3. 權利要求1或2所述的方法，其中步驟（2)所述的紫外輻照接枝的操作為：將丙酮溶 液預處理過的硫化矽橡膠放入封裝有50% PEG1000水溶液的密閉容器內，抽去瓶內氧氣， 紫外光輻照1小時。
4. 權利要求1所述的方法，其中步驟（2)所述的紫外輻照接枝的操作為：將丙酮溶液 預處理過的矽橡膠放入封裝有含表面活性劑OP-IO的50% PEG1000水溶液的密閉容器內， 抽去瓶內氧氣，紫外光輻照1小時。
5. 權利要求4所述的方法，其中表面活性劑0P-10按0.04 % (v/v % )溶入50 % PEG 1000水溶液。
6. 權利要求1所述的方法，其中步驟（2)所述的紫外輻照接枝的操作為：將丙酮溶液 預處理過的矽橡膠放入封裝有6%丙烯酸水溶液的密閉容器內，抽去瓶內氧氣，紫外光輻照 1小時。
7. 權利要求3至6中任一項所述的方法，其中紫外光輻照使用1000W紫外線高壓汞燈， 紫外光源與照射表面的距離為25cm。
8. 用權利要求1至7中任一項所述的方法製備的表面改性硫化矽橡膠，其接觸 角小於114. 98 ± 4. 43，優選小於82. 50 ± 3. 70，更優選小於78. 59 ± 1. 78，最優選小於 67. 59±1. 83,其能有效抑制細菌生長。
9. 權利要求8所述的表面改性硫化矽橡膠在製備醫用材料中的用途。
【文檔編號】C08G81/00GK104311866SQ201410524740
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】趙亞群, 許脈 申請人:中國人民解放軍第三O九醫院