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橡胶技术网 橡胶百科_五十九_王作龄 橡胶 技术 百科 五十九 王作龄

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第40卷第2期 2013年2月 世界橡胶工业 World Rubber Industry 5 6 3 人工脏器 随着老龄人口的增加 因身体功能下降 而引发疾病的可能呈增加趋势 老龄者患疾 病是正常的 有效治疗的方法只能是延缓疾 病发展 或对疾病部分移植脏器或置换人工 脏器 在移植脏器有困难的情况下 移植人 工脏器就有非常重要的意义 现在除了脑之 外可以说所有脏器都可进行置换 在此 对 处在研究阶段的也包括部分人工脏器使用橡 胶的现状进行叙述 a 人工脏器用弹性体 天然橡胶具有弹性 柔软性 防水性和 透气性等性能优异的特征 正是有了这些特 征 天然橡胶很早就被用作医疗和卫生用材 料 但因其对生物相容性较差 因此不能用 作人工脏器的材料 丁基橡胶虽然透蒸气和透气性小 但耐 化学腐蚀性优异 因而被用作药品瓶塞和橡 胶球等医疗用具 但因其生物相容性较差 因此也不能用作人工脏器的材料 对于聚烯烃类橡胶的乙炔橡胶 因其屈 挠寿命优异 毒性低 在生物体内的化学性 稳定 因此 被用作人工心脏的隔膜 但乙 炔橡胶的生物相容性较差 只能用作隔膜表 面的海绵状结构 再用由戊二醛交联的凝胶 进行覆盖 使用这种方法制造的人工心脏被 埋入小牛体内 约有一年时间没有引起破坏 橡胶百科 五十九 王作龄 编译 和形成血栓 心脏跳动良好 SBS和SEBS等热塑性弹性体则不需要进 行硫化 由于其自身的内聚力而使机械强度够 高 并且不含配合剂安全性较高 作为人工脏 器用材料具有一定的竞争力 但其生物相容性 的评估尚未明确 有待今后进一步研究 硅橡胶与生物体没有免疫反应 在生物 体内化学性比较稳定 和生物体组织没有粘 合性 因此被广泛用作人造乳房 人造关节 等人工修补材料 此外 硅橡胶对氧和二氧 化碳的透过性要比其它材料大得多 因此可 用于人造心肺和隐形眼镜等 聚醚型聚氨酯的血液相容性优异 因此 可用于人造心脏 大动脉内心室起搏器等 用于人造血管制造也正在研究中 b 人造脏器的应用实例 1 人造假体 长时间置留在体内的移植 用材料对生物体呈惰性是最重要的问题 而在 该领域目前都使用的是硅橡胶 如图5 6 1所示 的是人造乳房 人造指关节 人造耳朵和人造 鼻梁等用硅橡胶做的人工修补材料 2 人造心脏 代替心脏功能不健全的 人造心脏为了长时间连续一日搏动约10万次 必须使用耐反复应力变形的材料 而且要求具 有血液相容性 对此主要使用的是聚氨酯类材 料 表5 6 1所示的是已投入使用的人造心脏和 所用的材料 用可成型复杂形状的软聚氯乙烯 摘要 概要叙述了天然橡胶和合成橡胶的发展历程 分别从橡胶化学和橡胶物理的角度介绍了橡胶的基 本性质 关键词 天然橡胶 合成橡胶 橡胶化学 橡胶物理 橡胶工程学 材料设计 中图分类号 TQ 332 TQ 333 文献标识码 E 文章编号 1671 8232 2013 02 0052 05 Vol 40 No 2 52 56 Feb 2013 53 第40卷第2期 树脂成型血液泵 在与血液接触的内面上涂覆 与血液相容性优异的强心剂 使兼备优异的耐 久性和血液相容性的泵实现了产品商业化 图5 6 1 硅橡胶人造修补材料的事例 表5 6 1 人造心脏使用的弹性体 弹性体材料商品名 生产厂家名称 聚氨酯的组成 醚部 扩链剂 聚氨酯 生物聚合体 美国 公司PTMGEDA TM 3日本东洋纺织品公司 PTMGPDA Pellethane美国 公司 PTMGBDO Angioflex美国 公司 PTMGBDO 聚氨酯 聚 硅氧烷 Cardiothane 美国 公 司 PTMGBDO 注 1 PTMG 聚氧丁二醇 EDA 乙二胺 PDA 丙二 胺 BDO 丁二醇 2 二异氰酸酯成分都是二苯基甲烷二异氰酸酯 人造心 脏使用的聚氨酯大致可分为在两端含羟基的聚氧丁二醇与二 异氰酸酯的加成聚合反应物中使用二元醇作扩链剂的聚醚型 聚氨酯 以及使用二胺作扩链剂的聚醚型聚氨酯脲 3 人造心肺 作为心脏手术时暂时代 替心脏使用的人造心肺的透气膜材料 除了 聚丙烯海绵状膜以外 还要使用氧和二氧化 碳气体透过性优异的硅橡胶均质膜 4 人造皮肤 作为临时覆盖保护损伤 皮肤 促进治愈的人造皮肤材料 虽然多使 用猪皮 胶原蛋白和甲壳质等生物体来源材 料 但也使用具有透水蒸气性的聚氨酯或硅 橡胶与胶原蛋白的复合材料 5 隐形眼镜 隐形眼镜虽然可使用透 明性优异的甲基丙烯酸甲酯 但近年来 已 要求在小切口中插入柔性好的材料 对此可 使用硅橡胶 6 其它 将橡胶作为人造血管的材料 已进行过许多应用研究 特别是抗血栓性优 异的聚氨酯被认为是最佳的材料 但聚氨酯 与生物体血管的力学性质存在很大差异 因 此 会在接缝部分上引起很大的机械应力 其结果是损伤血管组织 形成血栓等 在动 物实验中亦得不出长期通畅的结果 所以现 在还达不到实用化水平 代替心脏瓣膜的人造瓣膜曾用过硅橡胶 球型瓣膜 但经证实硅橡胶会吸附血液中的 脂类 现在已经不使用 期待可作为临时使 用的辅助人造心脏瓣膜和聚氨酯三尖瓣膜今 后的实用化 差别之处在于 作为起搏器导线用的绝 缘材料可以使用聚氨酯和硅橡胶 镶嵌假牙 时装的缓冲器使用的是硅橡胶 将脑积水病 积存在脑内的骨髓液引入腹腔内以调节脑压 的软管使用的也是硅橡胶材料 5 6 4 医疗仪器和医药用品采用的橡胶材料 本节叙述医疗仪器和医药用品采用的 橡胶 弹性体及柔软性高分子材料 当然 作为医用材料的最低必要条件是没有急性毒 性以及在消毒灭菌操作后应不能变形 变性 环氧乙烷灭菌操作后会含有残留环氧乙烷 毒性等 另外 许多制品在JIS标准和日本 药典中已有规定 但除此之外还有业界自主 制造的不是全部的规定 再者 还应注意外 国 美国FDA CEN ISO等 的标准 如表 5 6 2所示的是医疗仪器和医药用品采用的材 料 以下对主要的部分进行介绍 注射药液使用的橡胶瓶塞不能与药物有 反应 不能存在抽提物 或针刺后不能产生 切屑的微粒 现在虽然还在使用表5 6 2中的 王作龄 橡胶百科 五十九 海 外 掠 影 54 2013世界橡胶工业 材料 但在丁基橡胶瓶塞与药剂接触部分多 使用氟树脂叠层片等更安全的产品 作为防X 射线的橡胶制品有手套 围裙和靴鞋等 它 们是由在NR IR SBR和PVC中配入大量氧 化铅的胶片制成的 橡皮膏是在作为基材的织布 无纺布 高分子薄膜上涂布由NR或IR IIR等橡胶与 增粘剂 氢化松香 石油树脂 软化剂 羊毛脂 聚丁烯等 和氧化锌配合的胶料 制成的 将纱布和导液管固定在皮肤上的外科 用胶带是由纤维和压敏胶构成的 其接触皮 肤的压敏胶可以使用NR IR SBR SIS IIR 硅橡胶和ACM等 最近 市售一种EO 表5 6 2 医疗器具和医药用品所使用的橡胶 弹性体和软质高分子材料 使用环境不接触生物体接触皮肤粘膜暂时与血液 组织等接触 事例 医药瓶塞 注射器密封垫圈 防X 射线橡胶制品 橡皮膏 皮肤粘合剂 创伤覆盖 剂 导尿管 气管 插入管 血液袋 输血和输液用具及其附属 软管 体内置留导管 主要使用材料 IIR EPDM NR NBR PVC 聚氨酯 NR IIR SBR SIS 硅橡胶 PVC 聚氨酯 PVC 硅橡胶 NR 聚氨酯 微观 相分离结构聚合物 PO嵌段共聚物和丙三醇的EO PO加成物与异 氰酸酯反应的聚氨酯 这种聚氨酯压敏胶对 皮肤粘性好 可反复粘贴 剥离 即使水洗 也能恢复其粘接性 覆盖保护损伤皮肤和促进治疗效果的创 伤覆盖剂多数是采用冷冻干燥猪皮 胶原蛋 白无纺布与甲壳质无纺布等源自于生物体的 材料 而硅橡胶和聚氨酯等的薄膜类制品也 正在努力使其成品化 所谓一次性的医用导尿管 吸气管 血 液袋 输血输液装置及其附属流通软管等 主要使用软质PVC 软质PVC由于具有适度的 柔软性 良好的加工性 优异的透明性和较 低的价格 其市场占有率一直高于热塑性弹 性体等其它材料 硅橡胶只是在需要耐热性 的场合时使用 不过是补充而已 医用PVC中的增塑剂已对生物体产生多次 影响被视为问题 上世纪70年代对增塑剂的影 响进行过各种研究 至今未能大体确认其溶 血 生热 降低免疫力等的作用 但是 最近 关于环境激素的问题 不仅是邻苯二甲酸酯 类 连脂肪族的己二酸也 2 乙基己酯 都被 怀疑 环境激素不是用以往公害 大气污染或 水质污浊的单位ppm或ppb来衡量 而是用ppt 1兆分之一 水准的超低浓度进行评估 所 以今后要注意环境 激素对生物体的影响 作为邻苯二甲酸酯类等增塑剂对生物 体影响的研究早就在进行 以下对其举例说 明 对以聚酯型聚氨酯 使用六亚甲基二异 氰酸酯 为增塑剂的PVC来说 如果是软质 PVC 则在透明性方面稍差 如果是无增塑 剂的PVC 可以是氨基甲酸酯 氯乙烯共聚树 脂 或是氯乙烯共聚时乙烯根据需要 丙烯 酸酯类单体和EVA类三元共聚物共存的聚合 物 在配入稳定剂 润滑剂和助剂后就成为 透明性优异的PVC混合物 该种PVC富有柔软 性和弹性 无体内酶引起树脂分解 在二次 加工过程中 可以进行高频次的加工 作为 代用树脂 开发了由特种PP 聚丙烯 与醋 酸乙烯酯呈叠层状的夹层薄膜片 因可高频 熔融而容易加工成血液袋 价格是软质PVC的 1 5倍左右 这些PVC被用作采血袋 输液装 置和血液流通软管 此外在列入开发人造脏 器部类的有 固定血管内留置用抗凝血药剂 肝磷脂 尿激酶等 的导液管 以及使用 聚氧化丙烯嵌段化尼龙6 尼龙10等具有微观 相分离结构聚合物的导管 5 7 日用橡胶制品 5 7 1 擦字橡皮 橡皮圈 橡胶玩具气球 a 擦字橡皮 现在 以橡胶为主要成分的硫化型擦 字橡皮分为 普通擦字橡皮 铅笔 活动 芯铅笔用 含沙擦字橡皮 钢笔 圆珠 笔 打字机用 双面擦字橡皮 将普通 擦字橡皮与含沙擦字橡皮进行接合的擦字橡 海 外 掠 影 55 第40卷第2期 皮 在铅笔或活动芯铅笔上附带的擦字 橡皮 除此之处 擦字橡皮还有以聚氯乙烯 树脂为主要成分 在半凝胶化状态下加工的 擦字塑料 主要为打字机和打样用的擦字橡 皮 虽然其主要成分是橡胶 但是一种不需 要硫化的混炼胶品种 表5 7 1所示的是各种 擦字橡皮 擦字塑料的性状和性能 擦字橡皮 包括普通擦字橡皮 含沙 擦字橡皮 安装在铅笔或活动铅笔上的擦字 橡皮 的生产工艺基本上与一般工业制品相 同 即 原料配合 塑炼 混炼 压片或挤 表5 7 1 擦字橡皮的种类和性能 种类 普通擦字 橡皮 含沙擦字橡皮 两用擦字 橡皮 铅笔或活动铅笔 附带擦字橡皮 擦字塑料 用途 铅笔和活动铅笔 芯用 钢笔 圆珠笔和 打字机用 同普通擦字橡皮 主要形状 方形 圆盘形 圆柱形 斜面形斜面形圆柱形 方形 斜面形 圆盘形 圆柱形 性状 是不含或含若干 研磨剂的擦字橡 皮 不磨耗擦字 橡皮而扑捉吸附 粘合在纸纤维上 的石墨粒子进行 擦字 是混入研磨剂的 擦字橡皮 通过 由研磨剂擦除墨 水等浸润的纸纤 维进行擦字 将普通擦字橡 皮与含沙擦字 橡皮拼接在一 起的擦字橡皮 与普通擦字橡皮 相同 通过擦字塑料所 含增塑剂溶解或 软化粘附在纸纤 维的石墨粒子使 其附在擦字的表 面进行擦字 性能 硬度 Hs 30以上50以上50以上50以上 老化 硬度变化 8以下8以下 8以下 擦字能力 擦字率 70以下70以下 70以下80以下 迁移性 对试验片进行涂 布应不附着 含有害物 质的标准 铅0 020 以下0 020 以下0 020 以下0 020 以下0 020 以下 镉 砷0 010 以下0 010 以下0 010 以下0 010 以下0 010 以下 标准JIS S6004 1994JIS S6027 1994JIS S6050 1994 出 硫化 裁料 倒角 印刷 包装 裁断 后将称为 倒角 的角磨圆是擦字橡皮生产 工艺的特征 普通擦字橡皮和含沙擦字橡皮 一般是将未硫化胶片用平板硫化机进行硫 化 而铅笔或活动铅笔上安装的擦字橡皮是 由挤出机挤出成型后用硫化罐硫化 而擦字塑料的生产工艺无上述擦字橡皮 生产工艺的倒角工序 其生产工艺顺序为 配合 配合物搅拌除泡 由热平板进行半凝 胶化 装套 包装 擦字橡皮配方的特征是 与一般橡胶 制品相比橡胶用量少 白的代用橡胶用量 多 此外 塑料擦字橡皮的另一特征是硫 化至半凝胶为止 在该状态下发挥出擦字 的最佳功能 b 橡胶圈 橡胶圈主要用作捆扎材料 是由橡胶制 造的环状带 亦被称为橡胶圈或橡皮筋 现 在人们常见的高强度 伸长率大 色泽鲜美 的圆型橡胶圈 半透明无色橡胶圈 是1915 年由日本的一个企业家西岛广藏开发的 橡胶圈的种类大致有高伸长率橡胶圈和另 一种低伸长率橡胶圈 此外 按用途不同市售 有通用型橡胶圈 半透明无色状 彩色橡胶 圈 耐热性橡胶圈和耐候性橡胶圈等 其中 按种类区分占橡胶圈大半数的是半 透明无色橡胶圈 原料为东南亚出产的NR 这中间也使用色泽好的块胶或皱片胶等 另 王作龄 橡胶百科 五十九 海 外 掠 影 56 2013世界橡胶工业 表5 7 2 橡胶圈性能 试验项目 种类 1种2种 拉伸试验拉伸强度 MPa9 81以上9 81以上 拉断伸长率 700以上500以上 300 定伸应力 MPa 1 47以上 永久变形试验 永久变形 10以下10以下 老化试验拉伸强度残留率 75以下75以下 伸长率残留率 80以下80以下 拉伸应力指对橡胶加以特定伸长率时的应力 在拉伸强度 和伸长率的过程中进行测定 外 多数半透明无色橡胶圈为了柔软性或提高 伸长率而采用纯胶配合 无填充剂配合 最 近为了有关产业需要制造了耐油性 耐热性 耐候性均优异的橡胶圈 而这些橡胶圈使用的 是具有各种性能的合成橡胶 橡胶圈的尺寸用公称 号数 内径 折叠直径 橡胶圈内径的1 2长度 宽度 切割宽度 厚度 壁厚 表示 号数越 小 说明橡胶圈尺寸越小 另外 现在的 尺寸也包括不同的切割宽度 市售产品尺 寸大多是 7 内径11 mm 120 内径305 mm 如表5 7 2所示的是橡胶圈的性能 橡胶圈的生产工艺流程如下 原料配合 橡胶塑炼 混炼 管状挤出 硫化 切断 包装 硫化方法有两种 一种是连续进行 挤出 硫化的热液体硫化介质 LCM 法 另一种是将挤出的管坯鼓风套在模芯 棒状 铝管 上进行硫化的方法 未完待续 责任编辑 邹瑾芬 特邀编辑 杨谷湧 收稿日期 2009 10 26 费尔斯通在亚洲开设空气弹簧营销机构 诺基亚削减芬兰乘用胎产能 据 美 国 印 第 安 纳 州 印 第 安 纳 波 利 斯 Indianapolis Indiana 消息 费尔斯通工业产 品有限公司已经在亚洲建立了一个战略营销机构 SBU 总部设在印度的古尔冈 Gurgaon 目前该营销机构管理着两家公司的营运 一 个是中国北京费尔斯通公司 另一个是印度费尔 斯通TVS公司 后者是2007年费尔斯通在印度成立 的一家合资公司 该战略营销机构负责将产品统 一分配至澳大利亚 韩国 香港 泰国 马来西 亚 印度尼西亚 台湾 新加坡 菲律宾和越南 等市场 该机构也是上述各地区销售 市场 工 程 售后服务和财务管理的总部 费尔斯通工业产品有限公司于1990年进入亚 太地区空气弹簧市场 随后于1992年进入印度空 气弹簧市场 2006年费尔斯通在印度的古尔冈设 立了一个分支机构办公室 2008年费尔斯通TVS 公司开始在印度的马杜赖 Madurai 生产空气弹 簧 第二年费尔斯通在新加坡开设了一家产品配 送中心 谢 立 诺基亚轮胎公司近日宣布 为了提高轮胎的 生产效率 将对芬兰工厂实施裁员及削减工作日 等减产计划 该公司自2013年起 对芬兰工厂永 久性裁减28名生产及管理人员 并将该厂2013年 乘用胎的全年生产天数减少42天 据了解 该公司芬兰工厂已有108年的历史 拥有大约860名雇员 其中600名雇员生产重型车 胎 其余260名雇员生产乘用胎 扬子江 海 外 掠 影

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