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2023年6月1-3日 | 苏州国际博览中心B1-E1号馆

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PEEK导管在医疗领域的生产及应用

2021-08-05

聚醚醚酮(PEEK),是由英国帝国化学工业公司(ICI)于1978年开发出来的超高性能特种工程塑料。由于PEEK属于芳香族结晶型热塑性高分子材料,其熔点为334℃,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及优良的电性能,在多数情况下可以足以取代金属、合金、陶瓷等材料。


PEEK的分子结构

虽然它是一种化合材料,但其燃烧时并不产生无毒性气体,所以在倡导绿色环保设计的今天,其应用领域得以迅速扩大。

01 PEEK的制备
PEEK的合成是以4,4-二氟二苯甲酮、对苯二酚和碳酸钠为原料,以二苯砜为溶剂,在氮气的保护下,在逐渐升温至接近聚合物熔点的温度(320℃)时得到高分子PEEK树脂。其反应式如下:


PEEK合成的反应式

PEEK的成本主要取决于高纯度的单体4,4-二氟二苯酮。其合成方法很多,主要有苯系化合物缩合法、卤素交换法、催化淡基化法、二氯乙烯氧化法、付氏烷基化法以及重氮化法6种生产方法,其中前4种方法在不同程度上存在反应收率低、异构体等杂质含量高、精制工艺复杂和生产成本高等缺点。

目前的生产方法主要是付氏烷基化法和重氮化法。付氏烷基化法原料易得,合成路线短,收率较高,生产成本低。其合成反应式如下:


付氏烷基化法合成PEEK反应式

02 PEEK的生产工艺
PEEK的合成路线有亲核取代和亲电取代两种工艺路线。由于亲电取代路线存在产物易支化、催化剂和溶剂用量大且环境不友好等缺点,目前国际上一般采用亲核取代路线。真正拥有PEEK生产工艺的厂家仅有中国、英国两个国家。大部分国外国家制备PEEK树脂原料采用的是英国威格斯的工艺方法,国内则主要采用吉林大学的工艺方法。


03 PEEK材料的物化性能
(1)较低的、与骨接近的弹性模量(PEEK 3.8GPa左右,松质骨 3.2-7.8GPa、皮质骨 17-20GPa、钛合金TC4 110GPa左右),可防止应力遮蔽效应,可使周边骨质保持原有强度。

(2)可透过X射线,在CT和MRI扫描时不显影,可较容易地评估骨生长和治愈过程;而在某些情况下需要看到植入体时,也可以通过改性来实现。而且耐辐射能力强,PEEK具有非常稳定的化学结构,在高剂量电离辐射下,PEEK部件也可以正常工作。

(3)优异的消毒性能,即使长期暴露在热蒸汽、环氧乙烷和伽马射线下,仍能保持其原有性质不改变。苛刻温度到250℃可以长期使用,瞬间使用温度可达到300℃。


(4)较好的生物相容性。

(5)机械性能可调整,可以加入不同的添加剂,包括碳纤维、硫酸钡以及玻璃纤维,以满足不同的特定应用需求。

(6)更大的设计自由度,可以很容易地用半成品坯件机加工而成,或者通过注塑成型生产,PEEK的成型加工可以注射成型、挤出成型、3D打印技术。

目前在骨科医疗器械上的应用
运动医学、关节领域、颅颌面外科、棘突间装置。
目前涉及该领域的企业,如MDT、Depuy、江苏君华,施乐辉等厂家,都在研发生产。

满足生物相容性的注塑和挤出工艺是一大方向。


04 医用导管
医用导管行业上游主要包括材料行业、自动化设备制造行业、医疗器械配件生产等行业,下游为医疗机构。

其中上游供给充足对行业影响较小,下游需求是医用导管行业增长和盈利的核心因素。另外,近几年来,本土企业医疗导管市场份额相当,其中江苏君华、福建安平等在PEEK医用导管的产量和销量较大,未来随着国内规模较大公司的综合实力进一步提升,市场集中度将会进一步提高。


05 PEEK导管的生产
PEEK医用导管的生产对环境的要求,设备和原料必须符合ISO13485标准,进行严格的杀菌和消毒,同时还要对导管进行很多后道加工如环印,封端,胀口,打孔,定弯成型,现在国内对PEEK导管生产做的比较专业的有江苏君华特塑、福建安平等。


来源:医用塑料