血袋、輸液管等醫(yī)療產(chǎn)品通常采用軟質PVC(一種含有鄰苯二甲酸酯類增塑劑的塑料)制成,懷疑對人體健康有害。這些物質沒有化學鍵合到聚合物上,這意味著它們可以滲透到血袋中,從而與人體細胞接觸。佛羅里達州霍夫表面工程和薄膜研究所的IST開發(fā)了一種新方法,可以防止這些有害物質遷移到周圍介質中。
增塑劑存在于許多日常生活用品中,也存在于醫(yī)療產(chǎn)品中。它們被添加到聚合物中,使材料具有更大的彈性和柔韌性。血袋和醫(yī)用導管通常含有DEHP(鄰苯二甲酸二乙酯己基酯),這是一種聚氯乙烯添加劑,會對人體健康產(chǎn)生不利影響。將DEHP(鄰苯二甲酸酯的成員)列為有毒生殖物質。因此,制造商在使用增塑劑必須獲得批準,禁止在化妝品和玩具中使用增塑劑。盡管如此,它仍然可以在制作血袋的軟聚氯乙烯中找到。托馬斯紐伯特博士說:“軟聚氯乙烯含有多達40%的DEHP增塑劑。因為增塑劑分子不會化學鍵合到PVC上,所以它們可以遷移到環(huán)境中。”布倫瑞克的弗龍霍夫研究所的物理學家。他和同事利用常壓等離子體工藝修飾塑料表面增塑劑的分子結構,使分子發(fā)生交聯(lián),從而阻止有害物質穿越交聯(lián)晶格?!拔覀冊诘入x子體中產(chǎn)生活性物質和高能紫外線輻射。這些物質會滲透到PVC表面,破壞增塑劑分子中的化學鍵,然后與相鄰分子結合。諾伯特解釋說:“最終的網(wǎng)絡結構形成了DEHP無法穿透的保護屏障。
95%屏障效應
研究人員的試驗表明,增塑劑從軟聚氯乙烯中的遷移可減少95%。為了測定阻隔效果,將處理過的聚氯乙烯薄膜在正癸烷(一種溶劑)中儲存2小時,以測定遷移的增塑劑的量。為了測試屏障的長期穩(wěn)定性,將處理過的軟聚氯乙烯薄膜在空氣中儲存四個月。他們發(fā)現(xiàn)生成的分子網(wǎng)絡不會溶解,保留了95%的屏障效應。試驗是使用用于制作血袋的聚氯乙烯薄膜進行的。這些結果也可以外推至其他鄰苯二甲酸酯增塑劑,如TOTM(三-(2-乙基己基)偏苯三酸酯)或DINP(鄰苯二甲酸二異壬酯)。
大氣壓等離子體處理
但是這個過程具體是如何進行的呢?為了防止增塑劑遷移,Neubert和他的團隊使用電介質屏障在大氣壓下放電。這包括在兩個帶有電介質阻擋層的金屬電極之間放置聚氯乙烯薄膜。研究人員向每個電極施加數(shù)千伏的高交流電壓,在此電壓下,電極之間的空氣間隙會發(fā)生介質阻擋氣體放電。Neubert說:“在產(chǎn)生的等離子體中,我們產(chǎn)生短波紫外線輻射,這將破壞增塑劑分子。這些分子碎片希望相互反應,形成網(wǎng)狀結構。”純氬氣作為工藝氣體,容易電離,相對便宜。
對于Neubert來說,常壓等離子體處理是首選工具,因為它比涂覆工藝經(jīng)濟得多,因為涂覆工藝還可以防止增塑劑遷移。“涂層工藝必須滿足非常高的要求。涂層必須非常牢固地附著在這里,并且是柔性的。此外,他們必須經(jīng)過精心設計的醫(yī)療產(chǎn)品審批程序?!蹦壳埃芯咳藛T和他們的團隊正在努力使其工藝適合工業(yè)應用,并充分加速,以在卷對卷加工中每秒處理幾米的聚氯乙烯薄膜。
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