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神奇,球囊和球鞋居然用的是同一种材料

Pebax嵌段聚醚酰胺弹性体产品,属于工程聚合物,是不含增塑剂的热塑性弹性体。Pebax是25年前由阿科玛的研究人员开发而成,之后不断地精益求精,至今已成为众多国际塑料设备厂商的最佳选择。Pebax聚醚-酰胺嵌段聚合物是一种属于工程聚合物家族的不含增塑剂的热塑性弹性体,包括一整套范围的聚合物,它具备了非常广泛的物理和机械性能,如质量轻、灵活性、能源回收、抗冲击性、对大部分化学品的抗化学性以及在低温时有极好的性能等等。它主要是一种以聚酰胺为硬链段,脂肪族聚醚为软链段的结晶性型嵌段共聚物,通常是由(A-B)n型构成的,其结构通式表示为:PA表示聚酰胺链段,它可以是任意脂肪族的聚酰胺,如PA12,PA11,PA9,PA6,PA6/12,PA6/11,PA6/9以及PA66等,其中较好的为PA12,聚酰胺硬链段分子量一般在-之间。而PEth则表示聚醚链段,主要是脂肪族聚醚,其聚合物主链长度在2~10个碳原子,分子量在-,组成共聚物的链段都较短。在正常的使用温度下,柔性链的组成是粘性或弹性的,而硬性链成分主要是玻璃性的或半结晶的。由于这种嵌段共聚物中硬链段结晶度较大,溶点较高,硬链段与软链段的相容性较低,有助于维持硬段微区在高温下的完整性,能够有效地提高热塑性弹性体的上限使用温度。软链段赋予聚合物柔性和可延伸性。而玻璃态或半结晶性硬链段微区则起到了交联点的作用,防止聚合物分子链滑移和粘流。聚醚酰胺嵌段共聚物的关键特性之一,是与其工程热塑性弹性体相比,它们是最轻的聚合物。新PebaxKnew共聚物的密度非常接近1,在源自化石资源的Pebax的密度中,是工程热塑性弹性体中质量范围最轻的。如图所示:相对于其它的热塑性弹性体,Pebax共聚物还具有很好的抗绕曲疲劳性:它有能力消除因为热散逸产生的能量。它的低滞后值使得材料在反复形变作用下的自热效应削弱,使其在疲劳试验中对降解非常不敏感。另外Pebax即便在极低的温度下仍然保持着良好的弹性,因此其具有很好的低温抗冲击性能。Pebax在每项主要的热塑性塑料加工技术中都具备优秀的加工性能,这些加工技术主要有注塑成型和挤出(流延膜,吹塑薄膜,板,管等)。根据选定的Pebax等级和注塑条件下,Pebax的收缩率通常会从0.5%到1.5%而有所不同。与其他热塑性弹性体,特别是TPU相比,Pebax的流变表现允许更广泛的加工温度。Pebax可以注入到极薄的部件中,通常可以小至0.8毫米。它也使得加工循环时间变短,同时具有高可回收性和准确的尺寸可控性。通过改变聚酸和聚酰胺链段的种类和长度以及两种链段在分子式中所占的比例,还可以得到一系列从橡胶(硬度为70邵氏A)到尼龙(硬度为72邵氏D)具有不同硬度级别,以及从弹性体到橡胶体逐渐过渡的具有独特动态机械性能特点的共聚物体系,从而满足不同领域的应用需求。另外,PEBAX弹性体可以提供极其高效能量回收,穿着PEBAX材料制作的中底技术鞋款可以将能量损耗系数降到更低,且拥有极强的抗冷冲击性,耐克、阿迪达斯、美津浓、李宁等品牌的跑鞋也采用了PEBAX材料。因为Pebax具有相当广泛的硬度范围,良好的回弹性,易加工的性能和聚酰胺产品的性质,其显著的加工性能使该产品成为生产部件的理想材料:优异的柔顺性、软性(范围广,手感、触感好);出众的低温抗冲击性能;由于迟滞性能低,具有非常好的动力学性能;在-40°C至+80°C之间,性质变化很小,低温不硬化;对大多数的化学品有抗腐蚀作用,优异的抗老化和日光暴晒能力。Pebax是Pebax型号的一种,72表明其邵氏硬度为72D由于Pebax产品具有众多特性,所以其应用范围也很广泛模塑用热塑性弹性体(医疗器械,体育用品、汽车和机械工具,电子电器产品)等。在汽车工业中,它可以用于一些细微部件,大大改进耐曲挠和耐疲劳性,减少断裂,增加回弹和良好的"手感","触感":遮阳板夹子,门锁复合注塑,挡风玻璃的清洗管道,汽车收音机天线,天线基部。在运动器材中,高级登山/运动鞋,手表外壳,球鞋鞋钉/掌,网球拍柄等。在医疗器械中,各种医用导管,营养袋输液袋,助听器,球囊。Pebax材料按应用场景分为医用级(USPClassVI)、食品级(FDA)及工业级;医用球囊导管的基本要求:

1-具有可使其在高压釜中用射线或其他方法消毒的热稳定性。

2-具有抗氧化和耐腐蚀的化学稳定性,以及与体液接触不发生变化的化学惰性。

3-具有组织适应性和血液适应性,具有抗血栓性,不会发生凝血。

4-不会致癌和导致过敏反应。

5-具有优良的力学性能和功能性,并且能够长期植入体内而不会丧失拉伸强度和弹性模量等物理力学性能。

6-具有优良的可加工性。

球囊的强度

球囊的强度与尺寸取决于其使用部位与目的,而对其性能要求最高的是作为血管成形术中使用的球囊产品,此类产品需要通过极长且狭窄的血管到达病变部位,并通过充气将狭窄处打开,这要求球囊需要具有很小的壁厚及较大的强度。较小的壁厚保证球囊可以顺利到达狭窄病变处;较大的强度确保球囊在打开病变处时不会由于内部压力过大而破裂。血管成形术所用球囊,相对弹性较弱,因此采用可扩充性(柔顺性)对球囊进行分类,可分为:非柔顺性球囊,在6~12atm的充盈压力下,直径扩张2~7%;半柔顺性球囊,在6~12atm的充盈压力下,直径扩张10~12%;柔顺性球囊,在6~12atm的充盈压力下,直径扩张一般可达21%;而球囊的强度与其柔顺性往往成反比。强度最好的球囊,通常釆用高取向度的聚合物制备,如PP,PET和其他的邻苯二甲酸酯类聚合物以及尼龙材料。采用此类材料制备得到的球囊,其壁拉伸强度通常在0~psi。直径在.5~4.5mm的血管成形术用球囊产品,其使用压力可达20atm。球囊制备成型的基本过程

Pebax粒子首先经过除尘,去除混杂的尘埃或异质。之后置于鼓风干燥箱中,在90°C烘20小时以除去可能含有的水分。烘干后的粒料其含水率≤0.02。

粒料通过料斗进入料筒,在螺杆旋转作用下,通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段,在此松散固体向前输送同时被压实;

在压缩段,螺槽深度变浅,进一步压实,同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切的共同作用下,料温不断升高,粒料开始溶融,压缩段结束;

均化段使物料均匀,定温、定量、定压挤出溶体,在机头成型,并经过水冷凝固,最终得到Pebax管材。

经挤出得到的Pebax管材,加热到°C转变为软化状态,沿着轴向釆用mm/s拉伸速度,左右两端拉伸距离mm左右,加热时间15s形成薄壁管材。

将拉伸后的薄壁管材置于对幵模中,闭模后立即在型坯内通入压缩空气36Bar,定型温度°C,使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上。

Pebax管材在压力和高温作用下,沿纵向与径向两轴吹塑成型。经冷却脱模,最终可得到Pebax球囊。

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