一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法

摘要

本发明涉及医用材料技术领域，具体为一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，按照重量份计，其制备原料包括：二元羧酸20‑40份、1.4‑丁二醇25‑35份、聚醚多元醇32‑52份、抗菌剂0.1‑1份、催化剂0.01‑0.3份、封端剂0.01‑1份、抗氧剂0.1‑0.5份、还原剂0.01‑0.3份，使提供的产品满足呼吸管路顺应性等要求的同时，在保证病人所需温度、湿度的前提下，将冷凝水透出去，保证呼吸管路没有积水，解除了病人可能呛咳的风险，减少护理的工作量，且有效防止铜绿假单胞菌、金色葡萄球菌以及霉菌的滋生，消除感染安全隐患。

权利要求

1.一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料，其特征在于，按照重量份计，其制备原料至少包括：二元羧酸20‑40份、1.4‑丁二醇25‑35份、聚醚多元醇32‑52份、抗菌剂0.1‑1份、催化剂0.01‑0.3份、封端剂0.01‑1份、抗氧剂0.1‑0.5份、还原剂0.01‑0.3份；所述二元羧酸为对苯二甲酸；所述催化剂为钛酸四丁酯和丁基锡酸的组合；所述钛酸四丁酯和丁基锡酸的质量比为1：1.5；所述封端剂为单醇类化合物；所述单醇类化合物为环己醇；所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇，所述聚四亚甲基醚二醇为PTMG2000；所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1680的组合；所述抗氧剂1076、抗氧剂1680的质量比为1：4；所述还原剂为N,N‑二甲基对甲苯胺；所述抗菌剂为锌系无机抗菌剂和银系无机抗菌剂的组合；所述锌系无机抗菌剂、银系无机抗菌剂的质量比为2：3；所述锌系无机抗菌剂的型号为ANA‑SP，银系无机抗菌剂为ANA‑T2；所述对苯二甲酸、1.4‑丁二醇、聚四亚甲基醚二醇的质量比为(28‑32)：(25‑35)：(38‑45)。

2.一种根据权利要求1所述的一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料的制备方法，其特征在于，按重量份，将二元羧酸、1.4‑丁二醇、聚醚多元醇、抗菌剂、催化剂、封端剂、抗氧剂、还原剂加入反应釜中，在搅拌的条件下进行聚合反应，反应结束后拉条排料即得。

说明书

一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及医用材料技术领域，具体为一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法。

背景技术

[0002] 呼吸管路的临床作用是：经过呼吸机给的动力，干冷的医用空气、医用氧气或两者的混合气体进入呼吸管路(气体经过管道时，温度可恢复到常温；但是，绝对湿度还是只有3mg/L)，湿化器和湿化罐对经过的气体进行加温加湿后，输送给病人气道，给患者创造一个舒适的呼吸环境；此外，加热呼吸管路，还具有对输送的温湿气体进行保温保湿，防止冷凝水的产生的作用。避免进气管的冷凝水会随气流吹向患者气道，呼气管的冷凝水会随气流吹向呼吸机，导致巨大的安全隐患。

[0003] 市面上使用的呼吸管路有3种，不带加热丝管路，单加热管路(进气管加热)，双加热管路(进气和呼气管都加热)。目前，用的最多的是不带加热丝管路和单加热丝管路。经过湿化罐加温加湿的气体，在通过普通的呼吸管路时，容易产生冷凝水。即使是带了内缠绕加热导丝的呼吸管路，由于管壁内外的温差，管壁上还是产生冷凝水，而且增加了医疗成本和管路的损耗。为了防止呼吸管路中的冷凝水产生不可逆转的安全隐患，中国申请专利(授权号CN110669278B)公开了一种有效减少呼吸管路冷凝水管材，具体以热塑性材料、微球发泡剂和硅油为原料，使制备的管材具有改善的疏水性能，通过降低水滴与管材的接触能力减少冷凝水的形成，但是在长时间的使用过程中，冷凝水不可避免的会产生。此外，在实际临床使用过程中发现，对于多耐病人(感染多重耐药菌的病人)，在适宜的温湿气体环境中，呼吸管道内部易滋生细菌，造成气管感染，甚至造成大规模交叉感染，中国专利CN103751854B公开了一种抗菌医用导管，具体通过在在医用高分子材料中引入磷酸锆载银，赋予导管以良好的抗菌性能，但是无法对呼吸管路中滋生的铜绿假单胞菌、金色葡萄球菌以及霉菌实现有效的防治。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提供一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料，满足呼吸管路顺应性等要求的同时，在保证病人所需温度、湿度的前提下，将冷凝水透出去，保证呼吸管路没有积水，解除了病人可能呛咳的风险，减少护理的工作量，且有效防止铜绿假单胞菌、金色葡萄球菌以及霉菌的滋生，消除感染安全隐患。

[0005] 本发明一方面提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料，按照重量份计，其制备原料至少包括：二元羧酸20‑40份、1.4‑丁二醇25‑35份、聚醚多元醇32‑52份、抗菌剂0.1‑1份、催化剂0.01‑0.3份、封端剂0.01‑1份、抗氧剂0.1‑0.5份、还原剂0.01‑0.3份。

[0006] 作为一种优选的技术方案，所述二元羧酸为己二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸中的至少一种；优选的，所述二元羧酸为对苯二甲酸。

[0007] 作为一种优选的技术方案，所述催化剂为钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、乙二醇钛、丁基锡酸中的至少一种；优选的，所述催化剂为钛酸四丁酯和丁基锡酸的组合；所述钛酸四丁酯和丁基锡酸的质量比为(0.8‑1.2)：(1‑2)。

[0008] 基于本发明体系，引入对苯二甲酸与1.4‑丁二醇进行聚合反应，协同体系中的聚醚多元醇，保证塑胶原料的力学性能的同时，提高原料的耐蚀性和耐热性。发明人分析原因可能为：一方面，对苯二甲酸结构中含有刚性芳香环结构，与1.4‑丁二醇进行聚合反应生成含有刚性芳香环结构的聚对苯二甲酸丁二醇酯，保证透水不透气的呼吸管路用塑胶原料的拉伸强度和断裂伸长率，另一方面生成的聚对苯二甲酸丁二醇酯结构中酯基具有较高的稳定性，有效提高原料的耐蚀性和耐热性，避免了由于结构中两个酯基相邻或相近导致相互排斥作用影响酯基稳定性，进而影响塑胶原料的综合性能。此外，发明人在探究过程中发现，对苯二甲酸的酸活性较小，与1.4‑丁二醇不易聚合反应，发明人通过引入0.01‑0.3重量份催化剂，尤其是引入质量比为(0.8‑1.2)：(1‑2)的钛酸四丁酯和丁基锡酸作为催化剂，有效提高体系中对苯二甲酸与1.4‑丁二醇的酯化反应以及后续聚合反应活性，提高聚合反应效率和效果，避免由于副产物的大量生成导致塑胶原料的性能受到影响。

[0009] 作为一种优选的技术方案，所述封端剂为单醇类化合物；优选的，所述单醇类化合物为环己醇、异戊醇、正庚醇中的至少一种；优选的，所述单醇类化合物为环己醇。基于本发明体系，采用环己醇作为封端剂，有效提高塑胶原料的吸湿透水性能，使呼吸管路中的冷凝水有效渗透除去，从根本上消除呼吸管路中的积水，解除了病人可能呛咳的风险，也减少了护理的工作量。

[0010] 作为一种优选的技术方案，所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇和/或聚氧化丙烯二醇；优选的，所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇，所述聚四亚甲基醚二醇为PTMG1000、PTMG2000、PTMG250、PTMG650、PTMG1400、PTMG1800、PTMG3000中的一种或几种的组合；进一步优选的，所述聚四亚甲基醚二醇的数均分子量为1800‑2000；所述聚四亚甲基醚二醇的羟基数为55‑65mgKOH/g；最优选的，所述聚四亚甲基醚二醇为PTMG2000，来源于济宁华凯树脂有限公司。

[0011] 作为一种优选的技术方案，所述对苯二甲酸、1.4‑丁二醇、聚四亚甲基醚二醇的质量比为(28‑32)：(25‑35)：(38‑45)；基于本发明体系，通过控制体系中引入的对苯二甲酸、1.4‑丁二醇、聚四亚甲基醚二醇的质量比为(28‑32)：(25‑35)：(38‑45)，使共聚后制备得到的塑胶原料具有高气体阻隔性能，同时在一定程度上降低加工温度，减少能量消耗。进一步地，发明人在实际研究过程中发现，不同规格的聚四亚甲基醚二醇引入塑胶原料体系中与对苯二甲酸和1.4‑丁二醇合成的聚对苯二甲酸丁二醇酯熔融共混后产品的气体阻隔性能和透水性能存在较大的差异，发明人发现引入数均分子量为1800‑2000、羟基数为55‑
65mgKOH/g的聚四亚甲基醚二醇，与体系中的聚对苯二甲酸丁二醇酯熔融共混后的产品在不影响力学性能的基础上，具有显著改善的气体阻隔性能和透水性能。

[0012] 作为一种优选的技术方案，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1680、抗氧剂6260、抗氧剂1010、抗氧剂2450中的至少一种；优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1680的组合；所述抗氧剂1076、抗氧剂1680的质量比为1：(3‑5)。所述抗氧剂1076、抗氧剂1680为韩国松原抗氧剂。

[0013] 作为一种优选的技术方案，所述还原剂选自N,N‑二甲基苯胺、N,N‑二甲基对甲苯胺、N,N‑二甲基邻甲苯胺中的至少一种。优选的，所述还原剂为N,N‑二甲基对甲苯胺。

[0014] 作为一种优选的技术方案，所述抗菌剂为胍系有机抗菌剂、锌系无机抗菌剂、银系无机抗菌剂中的至少一种；优选的，所述抗菌剂为锌系无机抗菌剂和银系无机抗菌剂的组合；所述锌系无机抗菌剂、银系无机抗菌剂的质量比为(1‑3)：(2‑4)。优选的，所述锌系无机抗菌剂的型号为ANA‑SP，银系无机抗菌剂为ANA‑T2。基于本发明体系，引入质量比为(1‑3)：(2‑4)锌系无机抗菌剂ANA‑SP和银系无机抗菌剂ANA‑T2作为抗菌剂，使提供的塑胶原料具有优异的抗微生物性能，防止后续呼吸管路制品上细菌和霉斑的生长，满足多耐病人用呼吸管路的实际使用需求。

[0015] 所述ANA‑SP、ANA‑T2均来源于广东奥纳新材料有限公司。

[0016] 本发明另一方面提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料的制备方法，按重量份，将二元羧酸、1.4‑丁二醇、聚醚多元醇、抗菌剂、催化剂、封端剂、抗氧剂、还原剂加入反应釜中，在搅拌的条件下进行聚合反应，反应结束后拉条排料即得。

[0017] 优选的，所述塑胶原料的制备方法为：将二元羧酸、1.4‑丁二醇、聚醚多元醇、抗菌剂、催化剂、封端剂、抗氧剂、还原剂加入反应釜中，在150‑200℃的条件下进行3‑5h酯化反应，之后在200‑250℃的条件下进行3‑5h聚合反应，待产品熔融指数(2.16KG，220℃)达到12‑18g/10min时完成聚合反应，拉条排料即得。

[0018] 有益效果

[0019] 1、本发明提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料，满足呼吸管路顺应性等要求的同时，在保证病人所需温度、湿度的前提下，将冷凝水透出去，保证呼吸管路没有积水，解除了病人可能呛咳的风险，减少护理的工作量，且有效防止铜绿假单胞菌、金色葡萄球菌以及霉菌的滋生，消除感染安全隐患。

[0020] 2、基于本发明体系，引入对苯二甲酸与1.4‑丁二醇进行聚合反应，协同体系中的聚醚多元醇，保证塑胶原料的力学性能的同时，提高原料的耐蚀性和耐热性。

[0021] 3、基于本发明体系，通过引入0.01‑0.3重量份催化剂，尤其是引入质量比为(0.8‑1.2)：(1‑2)的钛酸四丁酯和丁基锡酸作为催化剂，有效提高体系中对苯二甲酸与1.4‑丁二醇的酯化反应以及后续聚合反应活性，提高聚合反应效率和效果，避免由于副产物的大量生成导致塑胶原料的性能受到影响。

[0022] 4、基于本发明体系，采用环己醇作为封端剂，有效提高塑胶原料的吸湿透水性能，使呼吸管路中的冷凝水有效渗透除去，从根本上消除呼吸管路中的积水，解除了病人可能呛咳的风险，也减少了护理的工作量。

[0023] 5、基于本发明体系，通过控制体系中引入的对苯二甲酸、1.4‑丁二醇、聚四亚甲基醚二醇的质量比为(28‑32)：(25‑35)：(38‑45)，使共聚后制备得到的塑胶原料具有高气体阻隔性能，同时在一定程度上降低加工温度，减少能量消耗。

[0024] 6、基于本发明体系，引入质量比为(1‑3)：(2‑4)锌系无机抗菌剂ANA‑SP和银系无机抗菌剂ANA‑T2作为抗菌剂，使提供的塑胶原料具有优异的抗微生物性能，防止后续呼吸管路制品上细菌和霉斑的生长，满足多耐病人用呼吸管路的实际使用需求。

具体实施方式

[0025] 实施例1

[0026] 本发明的实施例1一方面提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料，按照重量份计，其制备原料包括：二元羧酸30份、1.4‑丁二醇28份、聚醚多元醇42份、抗菌剂0.6份、催化剂0.1份、封端剂0.05份、抗氧剂0.3份、还原剂0.1份。

[0027] 所述二元羧酸为对苯二甲酸。

[0028] 所述催化剂为钛酸四丁酯和丁基锡酸的组合；所述钛酸四丁酯和丁基锡酸的质量比为1：1.5。

[0029] 所述封端剂为单醇类化合物；所述单醇类化合物为环己醇。

[0030] 所述聚醚多元醇为聚四亚甲基醚二醇，所述聚四亚甲基醚二醇为PTMG2000，来源于济宁华凯树脂有限公司。

[0031] 所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1680的组合；所述抗氧剂1076、抗氧剂1680的质量比为1：4。所述抗氧剂1076、抗氧剂1680为韩国松原抗氧剂。

[0032] 所述还原剂为N,N‑二甲基对甲苯胺。

[0033] 所述抗菌剂为锌系无机抗菌剂和银系无机抗菌剂的组合；所述锌系无机抗菌剂、银系无机抗菌剂的质量比为2：3。所述锌系无机抗菌剂的型号为ANA‑SP，银系无机抗菌剂为ANA‑T2。所述ANA‑SP、ANA‑T2均来源于广东奥纳新材料有限公司。

[0034] 本发明的实施例1另一方面提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料的制备方法，按重量份，将二元羧酸、1.4‑丁二醇、聚醚多元醇、抗菌剂、催化剂、封端剂、抗氧剂、还原剂加入反应釜中，在180℃的条件下进行4h酯化反应，之后在220℃的条件下进行4h聚合反应，待产品熔融指数(2.16KG，220℃)达到15g/10min时完成聚合反应，拉条排料即得。

[0035] 实施例2

[0036] 本发明的实施例2提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，按照重量份计，其制备原料包括：二元羧酸32份、1.4‑丁二醇30份、聚醚多元醇45份、抗菌剂0.5份、催化剂0.1份、封端剂0.05份、抗氧剂0.3份、还原剂0.1份。

[0037] 实施例3

[0038] 本发明的实施例3提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，按照重量份计，其制备原料包括：二元羧酸28份、1.4‑丁二醇25份、聚醚多元醇38份、抗菌剂0.4份、催化剂0.1份、封端剂0.05份、抗氧剂0.3份、还原剂0.1份。

[0039] 对比例1

[0040] 本发明的对比例1提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述二元羧酸为己二酸。

[0041] 对比例2

[0042] 本发明的对比例2提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述催化剂为钛酸四丁酯。

[0043] 对比例3

[0044] 本发明的对比例3提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇，牌号为hk‑I‑345，来源于济宁华凯树脂有限公司。

[0045] 对比例4

[0046] 本发明的对比例4提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，按照重量份计，其制备原料包括：二元羧酸30份、1.4‑丁二醇28份、聚醚多元醇20份、抗菌剂0.2份、催化剂0.1份、封端剂0.05份、抗氧剂0.3份、还原剂0.1份。

[0047] 对比例5

[0048] 本发明的对比例5提供了一种透水不透气的呼吸管路用塑胶原料及其制备方法，，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，所述抗菌剂的型号为ANP‑25C，来源于广东奥纳新材料有限公司。

[0049] 性能测试方法

[0050] 性能测试方法

[0051] (1)气体阻隔性能：按照本领域人员熟知的方法，将实施例和对比例制备得到的塑胶原料制成厚度为0.20mm的薄膜样片，配合管材一端接入气源，另一端用薄膜封闭，将压力加至8KPa进行测试，若薄膜无漏气，则产品的气体阻隔性能记为合格；若薄膜漏气，则产品的气体阻隔性能记为不合格，结果参见表1。

[0052] (2)透水性能：按照本领域人员熟知的方法，将容器装满整个腔体的100℃的水，容器用实施例和对比例的塑胶原料制成的0.05mm厚的薄膜进行密封放置，然后马上观察，若观察到薄膜表面不冷凝且目视可见水蒸汽透过薄膜进入空气之中(具体在薄膜之上1.5cm处放置一块玻璃片，可见玻璃片上有冷凝水)，则产品的透水性能记为合格；若观察到薄膜表面细密冷凝，然后慢慢汇聚成大颗冷凝，(具体在薄膜之上1.5cm处放置一块玻璃片，可见玻璃片上无冷凝水)，则产品的透水性能记为不合格，结果参见表1。

[0053] (3)力学性能：参照国家标准GB/T1040.1‑2018，测定本发明实施例和对比例得到的透水不透气的呼吸管路用塑胶原料的拉伸强度和断裂伸长率，结果参见表1。

[0054] (4)抗菌性能：参考国家标准GB15979‑2002(2.1.8.3最低抑菌浓度测试试验(琼脂稀释法))，测试实施例和对比例制备得到的塑胶原料对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌的最低抑菌浓度，结果参见表1。

[0055] 表1、

[0056]