樊守貞

（河北省優(yōu)撫醫(yī)院，河北 石家莊 050081）

引言

聚氨酯泡沫塑料具有優(yōu)異的生物相容性、物理機(jī)械性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能和耐化學(xué)性能。聚氨酯合成時(shí)，可通過改變?cè)匣瘜W(xué)結(jié)構(gòu)、品種等調(diào)節(jié)配方，制備出各種性能和用途的制品，滿足各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提出的各種技術(shù)要求。近年來在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、宇宙飛船、國(guó)防軍事尖端領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用［1－4］。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料不但具有比重輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小的優(yōu)點(diǎn)，而且加工方便既可模塑成型又可手工或機(jī)加工成型，因此，硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在假肢矯形器制作行業(yè)作為一種新型假肢材料廣泛應(yīng)用。過去應(yīng)用于假肢的一些材料強(qiáng)度低，耐磨性和屈撓性能差，而且有些材料在使用一段時(shí)間后粉化剝落。

根據(jù)假肢制作工藝的要求，筆者對(duì)應(yīng)用于假肢制作的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料配方、工藝條件等進(jìn)行了研究，研制出用于二次真空成型工藝、制造中空型小腿假肢造型的新材料，另外也用于大腿假肢接受腔外層的夾層材料。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原材料

所用原材料及規(guī)格見表1。

表1 原料規(guī)格

1.2 硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制備工藝

假肢制作中使用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料制備工藝：A組分的制備，按照一定比例將發(fā)泡劑，催化劑加入到裝有聚醚多元醇的反應(yīng)罐中，混合均勻，備用；B組分主要是多亞甲基多苯基多異氰酸酯；控制A、B組分溫度在20～25℃。按比例將A、B組分混合攪拌均勻，傾入預(yù)先涂有脫模劑的發(fā)泡模具中，控制模溫40℃左右，然后將發(fā)泡成型的硬泡于室溫靜置3min后即可移動(dòng)，進(jìn)行后熟化處理：一般室溫放置2h或80℃烘箱內(nèi)放1h，即可進(jìn)行手工加工。

1.3 性能測(cè)試

通過GCPQ－100型海綿泡沫切割機(jī)將樣品裁成40mm×40mm×30mm規(guī)格的試樣，然后使用LYWJ2－10型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，測(cè)定試樣屈服時(shí)壓強(qiáng)和壓縮50%時(shí)壓強(qiáng)，壓縮速度7.5mm／min。

2 結(jié)果與討論

2.1 異氰酸酯指數(shù)對(duì)聚氨酯泡沫的性能影響

在聚氨酯發(fā)泡過程中，存在以下主要反應(yīng)：

（1）異氰酸酯基與多元醇的反應(yīng)，生成聚氨酯：

（2）異氰酸酯基與水反應(yīng)生成胺和二氧化碳：

異氰酸酯基與繼續(xù)胺基反應(yīng)生成含脲基的聚合物：

（3）異氰酸酯基與氨基甲酸酯基團(tuán)中活潑氫反應(yīng)形成脲基甲酸酯：

（4）異氰酸酯基與脲基反應(yīng)生成縮二脲：

隨著NCO含量增加，體系中產(chǎn)生的脲基甲酸酯基團(tuán)和縮二脲基團(tuán)相應(yīng)增加，由于脲鍵的剛性強(qiáng)，使試樣的強(qiáng)度增高。通過改變A，B組分的配比，研究NCO含量對(duì)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料強(qiáng)度的影響，并與德國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行比較，結(jié)果如表2所示。從表2數(shù)據(jù)可以看出，隨著NCO含量的增加，制得的硬質(zhì)聚氨酯泡沫試樣在屈服時(shí)壓強(qiáng)和壓縮50%時(shí)壓強(qiáng)均隨之增強(qiáng)分別達(dá)28.3kg／cm2和50.4kg／cm2，且當(dāng)A，B組分質(zhì)量比1∶1.45時(shí)，試樣的壓縮強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于德國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品。

表2 NCO含量對(duì)聚氨酯泡沫性能的影響

2.2 A，B組分的儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)聚氨酯泡沫性能的影響

將配置好的A，B組分包裝好，在自然環(huán)境下放置4個(gè)月，然后按照硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的制備工藝，制得聚氨酯泡沫試樣，并與當(dāng)日配置的A，B組分制得的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料進(jìn)行性能比較，其結(jié)果如表3所示。

表3 A，B組分的儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)聚氨酯泡沫性能影響

B組分中主要組分是多亞甲基多苯基多異氰酸酯，易于空氣中的水反應(yīng)，消耗NCO基團(tuán)，使NCO含量下降。因此從表3可以看出，在儲(chǔ)存4個(gè)月后制備的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料強(qiáng)度有所下降，但仍然率高于德國(guó)進(jìn)口產(chǎn)品強(qiáng)度。

2.3 在假肢生產(chǎn)中應(yīng)用效果

硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料在假肢生產(chǎn)中使用情況：該材料主要采用二次真空成型工藝，用于制造中空型小腿假肢造型材料，另外也可用于大腿假肢接受腔外層的夾層材料。該材料使用方便，手工修型容易，其耐壓、耐溫、修型后的表面平整度均符合真空成型工藝要求。

3 結(jié)論

筆者研制的在假肢制造中使用的硬質(zhì)聚氨酯泡沫材料，完全滿足真空成型工藝要求，制備出的假肢耐壓、耐溫性能優(yōu)異，外觀表面光滑美觀。

［1］ 柏松，魏永祥，謝奕，童俊.全水發(fā)泡硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的研制［J］.聚氨酯工業(yè)，2002，17（4）：32－34.

［2］ 朱海靜，楊偉，楊鳴波，等.增強(qiáng)硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的壓縮破壞行為［J］.高分子材料科學(xué)與工程，2003.19（4）：133－135.

［3］ 張禹，孫鳳彬，李永毅，等.硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料特性及其應(yīng)用［J］.城市建筑，2006，313－312.

［4］ 黃莉，鄧華，王宸.金屬復(fù)合屋面板用硬質(zhì)聚氨酯泡沫的力學(xué)性能.建筑材料學(xué)報(bào)，2014，17（2）：320－348.