PP和TPU医用介入导管挤出成型工艺实验研究.docx

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PP和TPU医用介入导管挤出成型工艺试验争论！

摘要:以截面外形相对简洁的单腔医用介入导管为争论对象，挤出成型过程中引入

摘要:以截面外形相对简洁的单腔医用介入导管为争论对象，挤出成型过程中引入

微量注气系统， 承受挤出模具成型段长度数学模型和微细电火花成型加工技术，

微量注气系统， 承受挤出模具成型段长度数学模型和微细电火花成型加工技术，

设

计制造了单腔微挤出模具。

计制造了单腔微挤出模具。

在挤出过程中，为排解导管简单截面对微管尺寸的影响，以聚丙烯

(PP)和聚氨酯

(TPU)为试验材料， 特以截面相对简洁的单腔导管直径和壁厚为评价指标，争论单

腔导管挤出成型过程中主要工艺参数对不同材料导管截面尺寸变化的影响规律。

试验结果说明:在一样工艺参数下，剪切粘度较小的

PP导管尺寸要大于粘度较大

的TPU导管。医用介入导管具有尺寸微细、精度较高的特征，微挤出成型过程影响因

素较多，成型较为简单。

随着微加工技术的快速进展，对微挤出模具微细构造的加工成为现实，也促进了微挤出成型技术的进展。微挤出成型制品多数具有尺寸微小(外径小于2mm，壁厚小于0.2mm)、几何精度高等特点，这对微挤出成型工艺提出了更高的要求。受挤出成型工艺技术的制约，目前国内的微挤出成型介入导管几乎都是从国外进口，而且价格格外昂贵，这严峻制约了我国介入导管临床的应用。

微挤出成型工艺是微挤出成型技术的重要环节之一，目前国内外对其争论仍旧处于初级阶段。

具体争论现状如下:在国外，美国麻省理工学院等对聚丙烯材料进展一系列的挤出成型试验，争论了螺杆转速、模具温度、牵引速度、口模成型段的长度等对模具内流体速度、压力降、聚合物熔体粘度、制品的力学性能的影响;印度理工学院的Bhattacharyya等争论了纳米填料对热塑性聚氨酯的影响，通过试验得到了挤出温度是180℃，螺杆转速是100r/min时，纳米填料和聚氨酯混合的稳定性可持续4-5分钟。

在国内，北京化工大学邹维东争论了模具温度、螺杆转速、型腔注气量和拉伸距离对聚氨酯三腔导管挤出成型的影响，结果说明模具温度对微管成型质量的影响最为显著;北京化工大学黄伟等争论了牵引速度、螺杆转速和型腔注气量对聚酰胺双腔医疗导管挤出成型精度的影响，结果说明型腔注气量对导管成型精度影响最大;华南理工大学龚炫、陈应文等以牵速度、注气量、模具温度、螺杆转速、注气胀大等挤出工艺对聚酰胺导管尺寸的影响进展了模拟和试验争论，结果说明模具温度对管壁厚影响较大，并且随着牵引速度的增加，管尺寸减小，减小趋势有所衰减。

1单腔医用复合导管挤出模具设计和制造单腔医用介入导管截面外形如图1所示， 由一个圆型腔和均匀的壁厚组成。导管材料为自然气股份生产的 T03〔T30S

1单腔医用复合导管挤出模具设计和制造

单腔医用介入导管截面外形如图

1所示， 由一个圆型腔和均匀的壁厚组成。导管材料为自然气股

份生产的 T03〔T30S〕聚丙烯(PP)和德国拜耳生产的 5377A聚氨酯(TPU)。PP适合挤出的温度范围是

185℃-275℃，TPU适合挤出的温度范围是 170℃-210℃。

通过Ｒosand-ＲH7双料筒毛细管流变仪和直径为 0.5mm、长径比为16∶1的圆形口模进展流变试验，剪

切速率取 500-4000s-1，可分别猎取PP和TPU的剪切粘度与剪切速率的关系曲线， 如图2所示。由图2可知，

在同样的剪切速率下，PP的剪切粘度要小于 TPU的剪切粘度， 从而可知PP的挤出体积流率要大于 TPU的挤出

体积流率。

图1单腔导管截面

图2PP和TPU的剪切粘度与剪切速率曲线

口模截面设计

由图1单腔医用介入导管的截面外形， 设计其口模截面，如图 3所示。

图3单腔导管口模截面

挤出模具成型段设计

成型段长度是挤出模具最重要的构造参数，其长度直接打算着挤出导管的质量和产量。假设成型段长度缺乏，将会导致制品严峻地挤出胀大，挤出的导管截面外形将无法掌握;假设成型段长度太长，模具内的压力损失将会变大，将使挤出体积流率减小，进而使制品产量也会相应地减小。依据成型段长度计算公式(1)，可计算挤出模具成型段长度。

其中L，W，H分别是口模成型段的长度，口模截面流道的平均周长和宽度 ;ΔP是口模成型段处的压力降;Q是体积流率;n是非牛顿指数;K“是流体稠度。

挤出模具的口模和芯棒设计分别如图 4和图5所示

图4单腔口模

图5单腔芯棒

挤出模具的制造

单腔医用介入导管挤出模具制造的难点在于芯棒微细构造的加工。针对芯棒成型段直径尺