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医用硅橡胶表面的亲水改性曲祥军,魏志勇,任振俶,齐民(大连理工大学 材料科学与工程学院,辽宁 大连 ;大连理工大学 汽车工程学院,辽宁 大连 )摘 要: 利用表面处理并借助硅烷偶联剂在医用硅橡胶表面制备一层 亲 水 涂 层。 用扫描电镜观察 涂层表面形貌,测量涂层的厚度;用接触角测量研究不 同硅烷偶联剂处理对样品表面亲水性能的影 响,测 量 了样品在 条件下 纯净水中浸泡不同时间 后接触角的变化。 结果表明,经偶联剂 处理后 浸涂 次 亲水涂层的样品涂层表面光滑平整,厚 度均匀(约为),亲水性能最优,在纯净水中浸泡后其亲水性能仍远优于基体。关键词: 硅橡胶;亲水性;偶联剂实验试验材料、,由上海维酮材料科技有限公司提 供; 硅 烷 偶 联 剂 (氨 丙 基 三 乙 氧 基 硅 烷, ( ) )、 硅 烷 偶 联 剂 (氨 乙 基)氨 丙 基三甲氧基硅 烷, ( )()()、硅橡胶管,由北京百灵威科技有限公司提供;无 水 乙 醇、甲 醇、, 二 甲 基 甲 酰 胺、乙 基纤维素、乙酸乙酯,冰乙酸以上均为分析纯。中图分类号: 文章编号:()文献标识码:样品制备溶液配制 亲水溶液:将一定计量的 、乙基纤维素加入 到 ,二 甲 基 甲 酰 胺、乙 酸 乙 酯 与 无 水乙醇的混合溶液中,常温下磁力搅拌。偶联剂溶液:将一定量的偶联 剂 溶于醇与水的混 合溶液中,待偶联剂完全水解,溶液呈透明状可用。引言随着介入医学的发展,介入治疗导管等被广泛地 应用到临床治疗中。 这些医疗器械需要短期或长期与 体内组织接触,要求材料具有良好的 生 物 相 容 性。 硅 橡胶由于其良好的生物相容性和机械性能在这一领域 中已占据了相当重要的地位。 但它同大部分导管材料 一样,表面具有极强的疏水性,其制品在插入或拔出人 体时容易造成组织 损 伤,引 起 局 部 炎 症。 若 能 改 善 硅橡胶表面的亲水性等生物相容性,将极大减 轻 患 者 的痛苦。目前国内外对硅橡胶表面改性研究最多的是用等 离子体处理改 善 其 亲 水 性。 但等离子体处理后的 表面,在放置不长时间后表面亲水性就会恶化,因而人 们开始把目光投向含有独特基团的亲水性涂 层,它 可 以增加基体的光滑性,改善基体的生 物 相 容 性。 聚 乙 烯吡咯烷酮()就是其中的一种,它本身 带 有 亲 水 基团,很容易与水分子结合形成亲水凝胶,具有良好的 润滑性和 生 物 相 容 性,在 生 物 医 学 上 得 到 了 广 泛 运 用,。本文拟用硅烷 偶 联 剂 将 亲水涂层连接到硅 橡胶表面,因为硅烷偶联剂同时含有亲水基和亲油基, 由相似相容原理,偶联剂的亲油基可与硅橡胶相结合, 亲水基可与亲水 的 相 结 合,使 亲 水 涂 层 较 好地结合到硅橡胶表面,改善硅橡胶表面的润滑性能。涂层工艺() 先将硅橡胶管表面通过超声清洗,再将偶联剂涂覆到管表面,放置 干燥箱中干燥待用;()亲水涂层涂覆:将()处理后的硅橡胶管浸入亲水溶液中然后慢速提拉出,室温晾干;涂覆完毕后将样品置于干燥箱中 干燥后放入密封袋中。通过上述方法,分别准备出 下 述 种 样 品 待 检 测 表征: 号为硅橡胶基体; 号为未经偶联剂处理直接 浸涂亲水涂层样品; 号为经偶联剂 处理浸涂 亲水涂层样品; 号为经偶联剂 处理浸涂亲水涂层样品。表征方法涂层形貌利用 公司 型扫描电镜观察不同偶联剂处理的样品浸涂不同次 数 亲 水 溶 液 后 涂层的表面形貌,并测量涂层的厚度。接触角接触角是液体在固体表面形成热力学平衡时所保持的 角 度,它是判定物质 亲 水性能的重 要因素之一。 本文运用美国 公司 高速视 频光学接触角测量仪通过液滴法测定样品表面的接触 基金项目:国家自然科学基金资助项目()收到初稿日期:收到修改稿日期:通讯作者:齐 民作者简介:曲祥军(),女,辽宁大连人,在读硕士,师承齐民教授,从事生物医用材料研究。 年第 期()卷角大小,液 滴,滴 注 速 率 ,滴 注静止后测量拍照,如图 所示。见,经 处理 的 硅 橡 胶 无 论 短 期 还 是 长 期与人体组织接触,都表现出了良好的亲水性。图接触角测量图 浸涂 次亲水 溶液所得涂层的表面形貌及厚度 图像结果与讨论涂层表面形貌运用扫描电镜观察了经两种偶联剂处理的样品浸涂 次亲水 溶液所得涂层 的 表 面 形 貌,并 测量了涂层的厚度。 结果表明,随着浸涂次数的增加,涂 层厚度逐渐变大,当浸涂次数 时,涂层表面较为平整光滑,厚度均 匀;当 浸 涂 次 数 时,涂 层 开 始 变 得凸凹不平。 图 给 出 了 经 处理的样品浸涂 次 亲水溶液所得涂层的表面形貌及厚度 图 像。图不同样品表面的接触角大小亲水性在水溶液中的变化规律图 是、 号样品在蒸馏水中表面的接触角 大小。 图 表明,未经过偶联剂处理而 直 接 浸 涂 亲 水 涂层样品的接触角基本没有变化,而经过偶联剂亲水 涂层处理样品的接触角大幅减小,说明偶联剂 使 亲 水 涂层有效地结合到了硅橡胶基体表面,使得硅 橡 胶 具 有优异 的 亲 水 性 能,而 且 处 理 的 效 果 优 于 ,其原因是 中含有的氨基多于 , 利于亲水基的结合。测量了样品在 条件下 纯净水中浸泡 不同时间的表面接触角值(浸泡液每 更换一次)。 如图 所示,随着浸泡时间的延长,涂有亲水涂层样品 的接触角先不断变大再趋于稳定,但仍远远小 于 硅 橡 胶基体。 经 处理的样品亲水效果最优,在水溶 液中浸泡一周后接触角仍(当材料的水接触角时,此材料属于亲水材料),具有良好的亲水性。 可图 样品在 纯净水中浸泡不同时间表面接触角变化 结论通过亲水涂层和偶联剂设 计,在 硅 橡 胶 表 面 成 功制备了平整光滑厚度均 匀 的 亲 水 涂 层。 而 且 长曲祥军 等:医用硅橡胶表面的亲水改性时间浸泡于纯净水中仍具有较好的亲水特性,具 有 较好的应用前景。陈晓东,朴东旭,孙瑞坤,等高分子材料科学与工程,(): , , , ,: ,参考文献: 王传栋,刘庆,赵成如,等医学影像学杂志,(): ,: , ,:高松华,闻 立 时,周 克 省,等功 能 材 料,
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