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辐照工艺对医用塑料的选择考虑
- 2019-06-15 -

现在辐照已用于各个行业,包括医疗器械辐照,今天我们给大家介绍的是医用塑料的辐照工艺。

辐照效应

辐照以两种方式与聚合物相互作用:断链,导致拉伸强度和伸长率降低;交联,增加拉伸强度,但降低伸长率。这两种反应同时发生,但通常会发生一种反应,这取决于所涉及的特定聚合物和添加剂。

 

与非应力聚合物相比,链断裂倾向于影响应力聚合物(包括残余成型应力)。溶质诱导应力、残余模态应力和外加载荷的共同作用会加剧辐射损伤。

一般来说,含有芳香族环结构的聚合物(如聚苯乙烯)是耐辐射的。脂肪族聚合物表现出耐受性,这取决于它们的不饱和度和取代度。

溶质诱导应力、残余模态应力和外加载荷的共同作用会加剧辐射效应。一般来说,含有芳香族环结构的聚合物(如聚苯乙烯)比脂肪族聚合物表现出更好的耐辐射效果,这取决于它们的不饱和性和交联性。

辐射的影响,例如由于链断裂而导致的分子量降低,可能会降低该装置的一些性能,但其他一些性能可能会得到增强。例如,聚乙烯和硅氧烷的交联增加了拉伸强度。

制造商应注意辐射对机械性能的可能影响,如抗拉强度、弹性模量、冲击强度和伸长率。结果可能会影响性能,应该通过功能测试提前进行评估。

 

稳定剂和添加剂

在工业聚合物产品中,添加剂和稳定剂的含量通常很少(不到1%),以帮助加工、稳定材料并赋予产品特定的性能。

例如,在PVC中添加基于颜色的多功能稳定剂,以抵消材料辐照时的典型颜色变化。鉴于颜色在顾客对产品的反应中起着重要的作用,这是一个重要的考虑因素。其他被称为“antirads”的添加剂可用作抗氧化剂,有助于防止辐射损伤。

这些添加剂既可以作为反应物,与聚合物内部辐射产生的自由基结合,也可以作为主要的能量吸收剂,防止辐射与聚合物本身发生相互作用。

 

材料评价

在测量聚合物的辐射稳定性、组件或医疗设备的最终成功时,应考虑以下因素:

聚合物中添加的稳定剂和抗氧化剂可以减少辐照对产品机械性能和/或物理外观的影响;

组件或产品中的薄组件、薄膜和纤维在辐照过程中可能暴露过量的氧气,导致聚合物材料降解;

在零件或产品成型装配后,模具的残余应力会促进辐照过程中的分子断裂。

模具定向性强,在定向轴上强度大,但在横向流轴上非常弱,辐照后会变弱;

低熔体流量的高分子量聚合物在辐照前后能提供更长的分子和更强的部件,从而更好地抵抗辐射。

 

材料兼容性与验证

每种聚合物对电离辐射的反应不同。因此,在产品预期的保质期内,验证最大剂量不会对产品功能或患者安全产生不利影响是很重要的。

该产品的实验室样品应至少在常规治疗期间接受最高剂量的辐照。例如,接受消毒剂量为2540kGy的产品,应将样本浓度控制在至少40kGy。保守的方法是以预期最大剂量的两倍照射样品。

由于不同的产品应用需要特定的性能或功能特性,因此使用新的和旧的材料以适当的方式测试每个组件或产品是很重要的。