下文主要介绍了常用的医用工程塑料,这些塑料由易于加工的材料组成。相对于重量而言,这些塑料往往价格昂贵,因为大多数材料在加工过程中会因碎屑而损失。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)
三元共聚物由SAN(苯乙烯-丙烯腈)和丁二烯合成橡胶制成。从其结构上来看,ABS的主链可以为BS、AB,AS、而相应的枝链可以为AS、S、AB等组分。
ABS是在树脂的连续相中,分散着橡胶相的聚合物,因此不单纯是这三种单体的共聚物或混合物SAN(苯乙烯-丙烯腈)赋予ABS硬度和表面光洁度,丁二烯赋予其韧性,这三种组分的比例可按需要任意调整。通常可用塑料制成4英寸厚的板材和直径达6英寸的棒材,它可以很容易地粘合和层压,形成较厚的板材和组件。由于其合理的成本和易于加工,它是计算机数控(CNC)制造原型的流行材料。
ABS常用于大型医疗器械外壳吸塑,其中近年玻璃纤维填充的ABS被运用到更多地方。
聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯(PC)是最坚韧的透明塑料,对原型医疗设备非常有用,特别是如果要使用UV固化粘合。PC有棒,板和片材几种形态,它很容易结合。
虽然可单独或组合使用PC的十几种性能特征,但最常依赖七种。PC具有高冲击强度,透明水透明性,良好的抗蠕变性,宽广的使用温度范围,尺寸稳定性,耐磨性,硬度和刚性,尽管具有延展性。
聚甲醛(POM)
杜邦的Delrin是最知名的POM之一,大多数设计师都用这个名称来称呼这种塑料。POM由甲醛合成。POM最初是在20世纪50年代初开发的一种坚韧,耐热的有色金属替代品,俗称“赛钢”。它是一种坚韧的塑料,具有低摩擦系数和高强度。
Delrin和类似的POM很难粘合,最好是机械组装。Delrin通常用于机加工医疗设备原型和闭式夹具。它具有高度可加工性,因此非常适用于需要强度,耐化学性和符合FDA标准的材料的机加工设备原型。
Delrin的一个缺点是它对辐射灭菌的敏感性,这往往会使POM变脆。如果辐射消毒,卡扣配合,塑料弹簧机构和负载下的薄切片可能会破裂。如果要对乙POM部件进行灭菌,请考虑使用EtO,Steris或高压灭菌器,具体取决于设备是否包含任何敏感组件,如电子设备。
尼龙(聚酰胺,PA)
尼龙有6/6和6/12配方可供选择。尼龙坚韧耐热。标识符6/6和6/12是指聚合物链中的碳原子数,6/12是一种具有更高耐热性的长链尼龙。尼龙不像ABS或Delrin(POM)那样可加工,因为它往往会在可能需要去毛刺的部件边缘留下粘性切屑。
尼龙6,最常见的是铸造尼龙,二战前由杜邦公司开发的。然而,直到1956年,随着化合物(助催化剂和促进剂)的发现,铸造尼龙才具有商业可行性。采用这种新技术,聚合速度大大提高,实现聚合所需的步骤减少。
高性能工程塑料
聚醚酰亚胺(PEI)
Ultem 1000是一种热塑性聚醚酰亚胺高热聚合物,由通用电气公司设计,用于注塑加工。通过开发新的挤出技术,A.L.Hyde,Gehr和Ensinger等制造商生产各种型号和尺寸的Ultem 1000。Ultem 1000结合了卓越的可加工性,与高热应用中的PES,PEEK和Kapton相比具有成本节约优势(连续使用至340°F)。Ultem耐高压灭菌。
聚醚醚酮(PEEK)
Polyetheretherketone(PEEK)是Victrex plc(英国)的商标,是一种结晶高温热塑性塑料,具有出色的耐热性和耐化学性以及出色的耐磨性和动态疲劳性。建议用于需要高连续工作温度(480°F),暴露在火焰中的烟雾和有毒烟雾排放极低的电气元件。
PEEK符合Underwriters Laboratories(UL)94V-0要求,0.080英寸。该产品对γ辐射具有极强的抵抗力,甚至超过了聚苯乙烯的耐受性。唯一可以攻击PEEK的常用溶剂是浓硫酸。PEEK的耐水解性非常出色,可在高达500°F的蒸汽中运行。
聚砜
聚砜树脂是一种无定型热塑性特种工程塑料。聚砜作为砜聚合物中重要的品种之一,具有良好的热稳定性、绝缘性和尺寸稳定性等特点。因此,聚砜被广泛地应用于电子电气领域、医疗、食品等领域、以及各种高精度领域。聚砜的链段结构和聚集态特点使其具有优异的性能。
双酚A型聚砜树脂简称聚砜 ( polysulfone) ,英文缩写为 PSU 或 PSF ,二苯砜基的存在赋予了聚合物优异的耐热性和抗氧化性能。
聚砜是一种坚韧,刚性,高强度的透明(浅琥珀色)热塑性塑料,可在-150°F至300°F的宽温度范围内保持其性能。设计用于FDA认可的设备,它也通过了USPVI级(生物)的所有测试。它符合国家卫生基金会的饮用水标准,最高可达180°F。聚砜具有非常高的尺寸稳定性,在300°F下暴露于沸水或空气后,线性尺寸的变化通常为1%或更小的十分之一。聚砜对无机酸,碱和盐溶液具有很高的耐受性;即使在中等应力水平下的高温下,对洗涤剂和烃油的耐受性也是良好的。聚砜不耐极性有机溶剂,如酮,氯代烃和芳烃。
聚砜因其优异的耐湿性、透光性和耐老化性特用于需要高耐热性和高冲击强度的仪器托盘,用于医院高压灭菌器托盘应用。聚砜工程树脂结合了高强度和长期耐重复蒸汽灭菌。这些聚合物已被证明是不锈钢和玻璃的替代品。医用级聚砜具有生物惰性,在灭菌过程中具有独特的长寿命,可以是透明或不透明的,并且对大多数常见的医院化学品具有耐受性。