疫情带火医用塑料,科思创、乐天等创新解决方案频出,常用医用塑料有哪些?
2022-05-13

    从2020年初开始爆发的全球新冠病毒肺炎疫情至今已进入了第三个年头,阴霾却久久难以散去。到现在的2022年三四月间,没有春暖花开,人们等来的却是凛冽的“倒春寒”,疫情风云突变,香港、深圳、吉林、上海……国内疫情出现了一波又一波的大反扑,形势令人担忧,牵动着全国人民的心。


    在两年多的病毒大流行期间,大多数塑料供应链都保持着开放状态,医用防疫物资的加工商们、树脂材料、设备、模具的生产商供应商们都在这场“战役”中做出了极大的贡献。他们让我们看到,热成型设备和薄膜挤出机生产的检测试纸、模具制造商和注塑厂商制造的疫苗注射器、额温枪……

    而受疫情影响,医用一次性用品、医疗器械和设备制造商对PE、PP和PC等医用塑料的需求迎来增长爆发期,各种医用塑料也一度爆火。八大常用医用塑料 常用的医用塑料的材料大约有十几种,聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)等, PVC和PE用量最大,各占28%和24%;PS占18%;PP占16%;工程塑料占14%。01PVCPVC是一种低成本的无定型塑料,具有优良的耐化学品性和抗微生物性。据市场估计,PVC占据医用塑料市场的28%。优点是PVC树脂的成本较低、应用范围广阔、极其易加工。而缺点是,PVC作为极性材料对某些药物有吸附作用,且增塑剂DEHP可能析出危害人体。

    医学应用的PVC产品有:血袋、血液透析管路、呼吸面罩、吸氧管、尿袋、人工耳鼻等。输血袋02PEPE是产量最大的通用塑料,具有加工性能良好、成本低、无毒无味、生物相容性良好等优点。普通PE通常可用于药瓶、针帽、注射器推杆、输液器流量调节器、输液器和注射器的包装袋等。

     PE注射器推杆UHMWPE(超高分子量聚乙烯)是特种工程塑料,具有高抗冲性、耐磨性强(塑料之冠)、摩擦系数小、生物惰性和较好的吸能特性,其耐化学药品性可与PTFE媲美,是人造臀、人工关节的理想材料。


    03PPPP具有优良的耐化学品性、抗疲劳性,耐热性好,能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌。易于加工,没有环境应力开裂问题。医用PP具有较高的透明度、较好阻隔性和耐辐射性。可应用于输液袋、一次性注射器、连接件、肠外注射营养包装、渗析膜等。

    输液袋,以PP为主体的Non-PVC材料04PS 、K树脂PS在医疗领域的用量仅次于PVC和PE,质地硬而脆,有较高的热膨胀系数,因此,限制了它在工程上的应用。近几十年来,发展了改性聚苯乙烯和以苯乙烯为基体的共聚物,在一定程度上克服了聚苯乙烯的缺点。K树脂就是其中的一种。K-树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体,聚合而成的一种嵌段共聚物。其主要特性是兼有高透明性和良好的抗冲击性、密度小、着色力强,加工性能优异、无毒性。K树脂主要应用在加工技术难度大、技术含量高、附加值高的医用塑料制品上,如人工肺-氧合器的变温室、动脉血管出口、回收器动脉出口、心脏内吸引头、主动脉插管、血液过滤器、透吸器、变温器等,同时K树脂符合美国药品包装法V I-50 级要求。05ABSABS塑料是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三种单体的三元共聚物,具有一定的刚性、硬度、耐冲击和耐化学性能、耐辐射和耐环氧乙烷消毒。ABS在医疗上的应用主要用作外科工具、滚筒夹子、塑料针、工具盒、诊断器件和助听器外壳,特别是一些大型医疗设备的外壳。06PCPC的特点是较高的韧性、强度和耐热蒸汽消毒,这些特点使得PC优先选择成为血液渗析过滤器、外科工具柄和氧气罐;PC在医学上的应用还包括无针注射体系、灌注仪器、血液离心机碗和活塞。血透机过滤器07PTFEPTFE是氟塑料的一种,被称为塑料王,有所有塑料中最低的已知摩擦系数和最好的耐化学性。生物相容性和抗凝血性好,不分解,植人体内无不良反应且老化不明显,耐热性极好,连续使用温度260℃,可采用高温消毒。

    在医学领域被广泛用于各类人工气管、食管、胆管、尿道和人工腹膜、脑硬膜及人工皮肤、人工骨骼等。人工主动脉瓣膜08TPU热塑性弹性体(TPU)具有优异的低温柔韧性和抗水解、抗凝血性、抗微生物攻击性,可用于医疗导管、人工心脏、氧气面罩、药物释放装备、IV连接器、血压计的橡皮囊袋、皮外给药的裹伤布等。


    可替代PVC制造血袋抗疫中的医用塑料创新01新冠检测试剂盒这种产品的兴起自然会带动上游材料需求的增长。一套新冠检测试剂盒装备中含有一支鼻咽拭子/口咽拭子、一个检测卡壳,以及试剂的提取管。


    检测卡壳专用塑料颗粒一般为聚苯乙烯(PS)或聚氯乙烯(PVC),良好的抗冲击能力能减少高低温等不同环境下的破损可能,足够高的成型流动性可提供更高的注塑加工效率,优异的镭雕性能能生产出兼顾灵活性、清晰性的包装标识。鼻咽拭子/口咽拭子则采用热塑性塑料手柄较多,而试剂的提取管多采用聚乙烯(PE)注塑成型,因为PE具有优异的生物安全性、耐化学品性,更重要的是有着高阻隔性能以及高的性价比。


    锦湖日丽公司旗下微创新品牌塑优案最新研发了一款新冠抗原检测盒壳体专用料:HIPS N522。除了加工运输,作为一款网购渠道为主的产品,由于存储环境和物流因素,更容易使抗原检测盒子产生开裂等瑕疵,N522弥补了传统HIPS脆弱的缺陷。比起传统HIPS,N522的熔指更高,加工窗口宽,成型周期短,当市场需求暴增的时候,N522能更快抢占市场。比起常规HIPS,N522能够清晰白雕黑,高效标识。02导电移液吸头随着医疗科技的进步,体外诊断(IVD)在临床上的使用率越来越高。新冠疫情的持续发展,更是加速了IVD市场的井喷,而诊断过程中必不可少的实验室耗材之一的导电移液吸头,也成为了市场上的抢手货。


    移液吸头通常由塑料制成,是一种长而薄的锥形中空塑料零件,与移液器搭配使用,在实验室和生产环境中测量和分配液体。在自动化系统中,移液吸头通常由导电聚合物材料制成,从而使得尖端能够感应液体。导电移液吸头市场火爆,但优秀材料紧缺,埃万特(AVIENT)公司的Stat-Tech导电材料当仁不让。它由多种基础树脂配制而成,包括ABS、PP、LCP、PA、PC、PPS和PEEK等,可提供导电性、机械性和可加工性的独特组合和最佳平衡,助力实验室耗材生产商制造质量更高、上市速度更快的导电移液吸头产品。03LDS注射器随着全球新冠疫苗接种工作的全面展开,对注射器的需求也呈爆炸性指数级增长,而医用级聚丙烯(PP)正是制造注射器的原料。


    韩国大型化工企业乐天化学(LOTTE Chemical)使用了巴斯夫 Irgastab(一种不变色的塑料加工稳定剂)生产医用PP。乐天的医用PP已用于生产韩国一家医用注射器制造商研发的LDS(低死腔)注射器。这种特殊注射器旨在最大限度地减少注射后残留在针管中的药物量,从而减少疫苗的浪费。使用LDS注射器后,相同疫苗剂量下的接种人数能够增加20%,因此,LDS注射器在全球范围内有着巨大的需求。04套管系统套管系统是液体药品包装,以小瓶或预装注射器的形式呈现。因为疫苗瓶也是以这种包装形式提供的,所以新冠疫情使该产品在全球的需求大幅增长。

对于德国Röchling Medical(劳士领医疗)来说,套管系统是一种新应用,对注塑生产提出了一个要求:灵活性。


    套管包装的尺寸是标准化的,在整个灌装和加工过程中,疫苗小瓶留在嵌套中,因此不会翻倒和相互碰撞。在蜂窝状结构中,通常由玻璃制成的小瓶受到很好的保护。嵌套可容纳16个50 ml剂量的小瓶。灌装量越小,包装可容纳的小瓶数量越多,嵌套插件的蜂窝越多。对于这种几何形状要求极高的组件使用了聚甲醛POM材料,该材料可以安全地承受灌装过程前的清洁,同时经济实惠。但是,由于其强烈的收缩,POM对注塑过程的稳定性和可重复性提出了很高的要求。该公司目前使用两台ENGEL公司提供的全电动e-motion 大型注塑机生产五种尺寸的嵌套插件,锁模力5000kN,周期时间最长40秒,24/7全天候满负荷运行生产。两台大机是ENGEL提供给Röchling的一个大型方案的一部分,总共八台e-motion注塑机锁模力为1600、2800和5000 kN,除用于生产套管系统外,还用来生产移液管吸头和微量滴定板支架等防疫物资。05防病毒传播的医疗设备紫外光(UVC)对细菌和病毒具有强大的杀菌效果,UVC LED灯越来越多地用于医疗环境中的表面消毒。但消毒会对某些材料造成影响,因此工程师和设计师必须选择即使在反复的UVC消毒后仍能保持其物理和美学特性的材料。随着新冠疫情的蔓延,医疗设备行业在寻找对产品进行消毒的新方法,从而有助于防止新冠病毒和其他病原体的传播。科思创(Covestro)研发的模克隆 聚碳酸酯PC和拜本兰 PC + ABS共混物可以耐受频繁消毒,经过UVC处理后,材料的强度和耐热性等物理性能得以完全保留。白色材料变成黄色,而黑色材料基本无色偏,并且在所有情况下都保持了表面光洁度,为频繁的消毒做好准备,推动了表面消毒的发展。

06医用护目镜医用护目镜可以防止病毒进入眼睛,减少医务人员感染的机会。路博润(Lubrizol)公司与耐克Nike公司展开合作,生产全防护面罩和PAPR面镜,共同守护在抗疫一线与新冠疫情奋战的医护工作人员。Nike的全防护面罩改变了自己品牌鞋类和服装的元素,包括热塑性聚氨酯。路博润的创新团队迅速对材料进行了评估,提出了性能优化的建议并重新安排了生产和供应链,生产并捐赠Nike所需的材料ESTANE热塑性聚氨酯(TPU)聚合物。ESTANE TPU还用于电动滤尘呼吸器(PAPR)头盔的面镜,免受空气传播病原体侵袭。ESTANE TPU结合了橡胶的弹性和塑料的刚性,还可用于医用防护服、医疗设备、医用床垫、硬管、软管、医疗器械及许多其他关键产品。


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