專利名稱：用于制造生物醫(yī)學(xué)制件的聚烯烴組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有彈性性質(zhì)的聚烯烴組合物及其用途，用于制造生物醫(yī)學(xué)成形制件。
用于制造可撓屈的生物醫(yī)學(xué)用制件的材料，以增塑的聚氯乙烯(PVC)最具代表性。增塑PVC的優(yōu)良撓屈特性是由于其所含有的增塑劑。
然而，它有一項(xiàng)尚未解決的缺陷，就是增塑劑的滲移和在生物液體中可被萃取，并且其結(jié)果可能對(duì)患者的健康有負(fù)面效果。
此外，還應(yīng)注意的是，在PVC中用作外潤(rùn)滑劑的基于有機(jī)聚硅氧烷油的添加劑的表面滲移使得PVC表面為避免血液凝固現(xiàn)象的表面張力出現(xiàn)問(wèn)題。事實(shí)上，該有機(jī)聚硅氧烷化合物趨向于從PVC表面滲出，于是導(dǎo)致其與血液的不相容性產(chǎn)生的問(wèn)題(見(jiàn)EP-A-287482)。因此，亟需找到替代PVC的材料用于這一領(lǐng)域。適用于制造生物醫(yī)學(xué)用的撓屈性器械的其他材料是苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)。用聚硅氧烷改性的SEBS已被建議用作例如PVC和硅樹(shù)脂的替代物，用于實(shí)用于一些器械，例如頸內(nèi)導(dǎo)管(USP4386179)。這些共聚物將光透明性和在低溫也具撓屈性等優(yōu)良性質(zhì)綜合到一起。
USP4335225描述了高分子量聚丙烯的制備，其顯示彈性體的特性和應(yīng)用熱塑材料技術(shù)的可加工性，該專利還建議此聚丙烯的一項(xiàng)可能用途，用于制造某些生物醫(yī)學(xué)用的制件，其聚合反應(yīng)所用催化劑是鋯的有機(jī)衍生物，一般是tetraneophil-鋯，與羥基化的氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)生。然而，所得聚合物中鋁含量總是很高，高于1000ppm。迄今為止，上述材料還未在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域找到任何有意義的用途。
現(xiàn)已意外地發(fā)現(xiàn)了一種新聚合物材料，適于制造用于生物醫(yī)學(xué)用途的制件，它把一整套優(yōu)良機(jī)械性能與良好光學(xué)性質(zhì)綜合到一起，并不顯示在生物流體中金屬可萃取性的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明目的是提供熱塑性組合物，其包含(按重量)(A)1%到99%的非晶形丙烯聚合物，其具有如下特性·[η]＞1dl/g·間同立構(gòu)二單元組(r)%-全同立構(gòu)二單元組(m)%＞0;
·少于2%的CH2基團(tuán)是含于(CH2)n序列中，同時(shí)n≥2;
·伯努力特性(Bernouillianity)指數(shù)(B)＝1±0.2;
(B)1%至99%的選自如下的組分(B1)丙烯與至少一種共聚單體的共聚物，該共聚單體選自乙烯和式CH2＝CHR的α-烯，其中R是C2-C8烷基，該共聚物含有至少85%，優(yōu)選90-99%的來(lái)自丙烯的單元，以及(B2)聚烯烴組合物，其包含(a)10-50%，優(yōu)選10-40%，更優(yōu)選20-35%的至少一種選自以下的聚合物全同立構(gòu)指數(shù)大于80，優(yōu)選大于85的丙烯均聚物，以及丙烯與至少一種選自以下的共聚單體的共聚物，共聚單體選自乙烯和式CH3＝CHR的α-烯，其中R代表C2-C8烷基，該共聚物含有至少85%，優(yōu)選90-99%的來(lái)自丙烯的單元;
(b)0-20%，優(yōu)選0-15%的含乙烯的共聚物，其于室溫不溶于二甲苯;
(c)40-80%，優(yōu)選50-70%的另一種共聚物，其含有10-40%來(lái)自乙烯的單元，90-60%來(lái)自選自以下的至少一種共聚單體的單元丙烯、式CH2＝CHR的α-烯，其中R為C2-C8烷基，以及0-5%來(lái)自二烯的單元，該共聚物于室溫可溶于二甲苯，并且具有位于1.5和4dl/g之間的特性粘度;
其中組分(b)與(c)之和構(gòu)成該聚烯烴組合物的50-90%，并且組分(b)/(c)含量的重量比小于0.4。
在本發(fā)明的該組合物中，組分(A)/(B)/含量的重量比優(yōu)選位于10∶90至90∶10之間，更優(yōu)選為25∶75至75∶25之間。
本發(fā)明組合物的組分(A)的丙烯聚合物以及其制備方法描述于EP-A-604917之中，該文獻(xiàn)之內(nèi)容應(yīng)包含在本說(shuō)明書(shū)之內(nèi)。
上述的丙烯聚合物實(shí)質(zhì)上沒(méi)有結(jié)晶性。其熔融焓值(△Hf)低于約20J/℃，優(yōu)選為低于約10J/℃。
優(yōu)選，上述非晶形丙烯聚合物顯示的特性粘度值大于1.5dl/g/，更優(yōu)選為大于2dl/g。
對(duì)于上述非晶形乙烯聚合物的13C NMR分析給出了該聚合物鏈的立構(gòu)規(guī)整度資料，亦即關(guān)于叔碳原子構(gòu)型的分布情況。
這些聚合物的結(jié)構(gòu)表明實(shí)質(zhì)上是無(wú)規(guī)立構(gòu)的。然而，業(yè)已觀察到間同立構(gòu)二單元組(r)要比全同立構(gòu)二單元組(m)來(lái)得多。優(yōu)選，%r-%m＞5。
伯努力特性指數(shù)(B)按如下定義B＝4[mm][rr]/[mr]2其數(shù)值靠近1，特別是在0.8-1.2范圍內(nèi)，優(yōu)選為在0.9-1.1范圍內(nèi)。
這些丙烯聚合物的結(jié)構(gòu)顯示了高度的區(qū)域規(guī)整性(regioregular)。事實(shí)上，由13C NMR分析可知，關(guān)于序列(CH2)n其中n≥2的信號(hào)未能探測(cè)到。因此，表示少于2%，優(yōu)選少于1%的CH2是含于n≥2的序列(CH2)n之中。
上述丙烯聚合物的分子量不但很高，并且是分布在相當(dāng)窄的范圍內(nèi)。一種代表分子量分布的指數(shù)是Mw/Mn之比，其數(shù)值一般低于5，優(yōu)選低于4，更優(yōu)選低于3。
構(gòu)成本發(fā)明組合物的組分(B2)的聚烯烴組合物以及其制備方法描述于EP-A-472946中，該文獻(xiàn)之內(nèi)容應(yīng)包含在本說(shuō)明書(shū)之內(nèi)。
按本發(fā)明的熱塑性組合物可以含有為制件提供特定性能的添加劑，以便制造出按設(shè)計(jì)應(yīng)用該組合物而成的制件。
可用的添加劑是一般應(yīng)用于熱塑聚合物組合物的那些，例如穩(wěn)定劑、抗氧化劑、防腐蝕劑，等等。
此外，本發(fā)明的組合物可含有無(wú)機(jī)的、有機(jī)的以及聚合物的填充料。這些添加劑和填充料可以按常規(guī)使用量，這些為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，也很容易由常規(guī)試驗(yàn)來(lái)確定，一般為最終組合物的不超過(guò)5%(重量)。
本發(fā)明的熱塑性組合物的制備可以通過(guò)各組分于班伯里型密煉機(jī)中混合而成。
本發(fā)明的組合物一般是制成粒料，然后可采用一般用于加工熱塑材料的方法如注塑、擠塑等等制成制件。所制成的制件被賦予彈性-塑性性質(zhì)，這對(duì)生物醫(yī)學(xué)制件是很合適的。
本發(fā)明組合物的高度彈-塑性質(zhì)由其低的拉伸永久變形而闡明;例如，于100%伸長(zhǎng)率(10分鐘，23℃)之后的殘余形變一般小于30%。另外，本發(fā)明的組合物的特征還在于高的抗拉極限強(qiáng)度，一般高于4MPa，伸長(zhǎng)率(deformation)一般高于300%。
其光學(xué)性質(zhì)的測(cè)定是用1mm厚度的板，偏離原入射角的透射光的量(“霧度”)。本發(fā)明組合物的特征在于“霧度”值一般低于60%，優(yōu)選低于50%。
因此，本發(fā)明的組合物與其單一組分不同，顯示出彈性體性質(zhì)、熱塑可加工性和光透明性的良好綜合。
事實(shí)上，組分(A)雖然其光學(xué)性質(zhì)很好，但一般未被賦予合要求的抗拉極限強(qiáng)度。
與此相反，組分(B)具有高的抗拉極限強(qiáng)度，但光透明性不足，并且其彈性復(fù)原性質(zhì)與本發(fā)明組合物相比也是不佳的(即，高的拉力永久變形值)。
考慮到上述的機(jī)械性質(zhì)和與血液及軟組織的良好相容性，本發(fā)明組合物特別適用于制造生物醫(yī)學(xué)用途的制件，此乃本發(fā)明之又一目的。
作為生物醫(yī)學(xué)用途的制件，是準(zhǔn)備與生物流體或注射液相接觸的。按本發(fā)明所制的制件例如用于頰內(nèi)或頰外喂飼的導(dǎo)管，用于蠕動(dòng)泵的導(dǎo)管，插管，用于血液透析的器械，血液或血漿袋，用于注射器的密封，人造器官以及類似的用途。
由于用于制造上述器械的組合物的透明特性，特別受注意的器械是用于貯裝、供輸、排液和輸送血液和生物或生理流體的器械，例如靜脈插管、滲析管、血液及生理液體袋以及類似用途。事實(shí)上，對(duì)于探查到器械內(nèi)存在氣泡、血凝塊、滲析器械內(nèi)生物礦質(zhì)來(lái)源的鱗屑以及外來(lái)礦質(zhì)的存在，等等，都是很容易的。
按本發(fā)明所制制件的另一些受注意的特征包括可以按已知技術(shù)用輻射處理滅菌特別是用γ-射線輻照，或用化學(xué)方法滅菌(消毒滅菌)，可耐受醫(yī)院所用溶劑，對(duì)藥物不吸附，可以按已知的焊接技術(shù)來(lái)焊接，以及尺寸穩(wěn)定性。
以下是用于進(jìn)一步闡明的實(shí)施例，但非對(duì)本發(fā)明的限定。
特性測(cè)定特性粘度(η)是于135℃在四氫萘中測(cè)定。
13C NMR分析是用Bruker AC200儀器分析聚合物，用50323MHz，用C2D2Cl4作溶劑(2.5ml溶劑中溶解約300mg聚合物)，溫度為120℃。
由GPC測(cè)定分子量分布，用WATERS150儀器，于135℃，于鄰二氯苯中進(jìn)行。
差示掃描量熱法(DSC)使用Perkin Elmer Co.，Ltd.的DSC-7儀器，按以下步驟將約10mg樣品以20℃/分速率從40℃加熱至200℃;將樣品保持200℃5分鐘，其后以相同速率冷卻至40℃。然后按前次的條件進(jìn)行第二次加熱掃描。其值報(bào)告為再加熱數(shù)值。
共聚物中乙烯含量用紅外光譜法(I.R.)測(cè)定。
熔體流動(dòng)比值(MFR)按ASTM-D1238條件L測(cè)定。
物理-機(jī)械特性按下列方法測(cè)定·拉伸永久變形ASTM-D 412·抗拉模量(E1) ASTM-D 4065·抗拉極限強(qiáng)度ASTM-D 412，C型試樣·極限伸長(zhǎng)率ASTM-D 412，C型試樣·肖氏硬度(A)ASTM-D 2240·霧度ASTM-D 1003上述物理-機(jī)械特性測(cè)定是使用從1mm厚板料上切下來(lái)的試樣，該板料是按以下條件壓塑而成;200℃，5分鐘無(wú)壓力，然后加壓5分鐘，然后在加壓下用循環(huán)水冷卻至23℃。
實(shí)例1(對(duì)比)制備組分(A1)用1l玻璃Büchi壓熱釜，其配有夾套，螺旋攪拌器和連接到恒溫器的發(fā)熱電阻并控制溫度，并且用Al(i-C4H9)3在己烷中溶液脫氣(degas)和在氮?dú)饬髦猩郎馗稍铮诘獨(dú)夥罩邢蛟摳屑尤?.4l通過(guò)氧化鋁柱純化的正己烷，并升溫至50℃。
催化劑溶液如下制備按EP-A-604917的實(shí)例1制備的甲硅烷二基-雙(芴基)鋯二氯化物15.8mg和229.3mg聚甲基鋁氧烷(MAO)溶解于10ml甲苯。
所用的MAO為市售品(Shering，MW1400)，是在甲苯中30%(重)溶液。將之減壓脫除揮發(fā)物后，將所得玻璃狀物粉碎，直至成為白色粉末，然后于40℃、真空(0.1mmHg)再處理4小時(shí)，這時(shí)得到的粉末有良好流動(dòng)性。
將該催化劑溶液3.8ml加到含1.043mg MAO的20ml甲苯中，然后將此溶液于50℃注入該壓熱釜中，同時(shí)采用丙烯流氣氛。將壓熱釜用丙烯加壓至4大氣壓，使聚合反應(yīng)進(jìn)行90分鐘。
將之于甲醇中凝聚和干燥后，分離得到49g固態(tài)透明聚丙烯，其特性粘度1.41dl/g。在13C NMR，由甲基信號(hào)得出以下的三單元組的組成%mm＝16.9;%mr＝48.5;%rr＝34.6;B＝0.99;%r-%m＝17.7;未檢測(cè)到相當(dāng)于序列(CH2)n，n≥2的信號(hào)。GPC分析得到以下數(shù)值Mw＝200000;Mw/Mn3.5。DSC測(cè)試未顯示任何由于熔融焓(△Hf)的峰。
表1中列出組分(A1)的機(jī)械和光學(xué)特性。
實(shí)例2(對(duì)比)制備組分(A2)在以丙烯流升溫脫氣的1.35l不銹鋼壓熱釜中，于40℃加入480g丙烯。借助于丙烯的超壓力，注入23ml含846mg MAO和4mg二甲基甲硅烷二基-雙(芴基)鋯二氯化物的甲苯溶液。溫度升至50℃，進(jìn)行聚合反應(yīng)1小時(shí)。
將未反應(yīng)單體脫氣和將產(chǎn)物干燥后，分離得到100g固態(tài)透明聚丙烯，可溶于溫?zé)崧确轮?，其特性粘度?.23dl/g。
該組分(A2)的機(jī)械及光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。
實(shí)例3(對(duì)比)制備組分(A3)向?qū)嵗?所用的壓熱釜中于40℃加入480g丙烯。借助于丙烯過(guò)壓力，注入含106mg MAO和4mg二甲基甲硅烷二基-雙(芴基)鋯二氯化物的9ml甲苯溶液。升溫至50℃，進(jìn)行聚合反應(yīng)1小時(shí)。
將未反應(yīng)單體脫氣和將產(chǎn)物干燥后，分離得到83g固態(tài)透明聚丙烯，其可溶于熱氯仿中，其特性粘度為3.65dl/g。
組分(A3)的機(jī)械及光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。
實(shí)例4(對(duì)比)準(zhǔn)備組分(B1)使用市售品HIFAX7036(Himont Inc.)，其組成如下(a)29%(重)丙烯-乙烯共聚物，含3.5%(重)來(lái)自乙烯的單元，其MFR＝20g/10′;
(b)71%(重)乙烯-丙烯二元聚合物，含27.5%(重)來(lái)自乙烯的單元，其特性粘度為3.4dl/g。
該組分(B)的機(jī)械及光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。
實(shí)例5制備組合物(A1)/(B1)在Branb ender Plasicorder PLD651Mixer W50混煉機(jī)中，將12g組分(A1)，28g組分(B1)和按組合物總重0.2%(重)的IrganoxB215抗氧劑(CIBA/GEIGY)于200℃混煉5小時(shí)，然后按前述條件進(jìn)行壓塑。
該組合物的機(jī)械及光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。
實(shí)例6-8制備組合物(A2)/(B1)按實(shí)例5的相同步驟，不同之處是使用組分(A2)替代組分(A1)，總共用40g組分(A2)和(B1)，但比例不同。其所用比例和所得組合物的機(jī)械及光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。
實(shí)例9制備組合物(A3/B1)按實(shí)例5的相同步驟，不同之處是用50g組分(A3)替代組分(A1)，還用50g組分(B1)。
所得組合物的及光學(xué)及機(jī)械特性數(shù)據(jù)列于表1。
實(shí)例10
制備組合物(A2)/(B1)將14g組分(A2)和26g組分(B1)在13l密煉機(jī)中混煉，然后用Bandera擠塑機(jī)(直徑45mm，長(zhǎng)/徑比(L/D)＝17)進(jìn)行擠塑并成粒，成為筒狀試樣，內(nèi)徑2.6mm，外徑3.6mm，厚度0.5mm。
所得組合物的機(jī)械和光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。
所述組合物用于制造生物醫(yī)學(xué)制件的適用性由以下實(shí)驗(yàn)證實(shí)將上述筒管狀試樣作以下的測(cè)試?yán)吩囼?yàn)-將長(zhǎng)度61cm的試樣拉曳至其長(zhǎng)度加倍;若無(wú)裂縫出現(xiàn)表示合格;
打結(jié)試驗(yàn)-用長(zhǎng)度約30.5cm的試樣打成平式結(jié)并且以慢速拉緊，然后解開(kāi)。若是這個(gè)管形試樣不發(fā)生自身粘結(jié)或粘合而使液體不能流過(guò)而堵住，視為合格;
“紐結(jié)”試驗(yàn)-用一個(gè)V形夾子把試樣筒管于室溫保持彎折6小時(shí)，然后放開(kāi)，該筒管不保持在堵塞狀態(tài)，并且不顯現(xiàn)彎折和縮頸為合格。
本發(fā)明組合物中所含的金屬在與生物流體接觸后實(shí)質(zhì)上不被萃取出來(lái)，這對(duì)于生物醫(yī)學(xué)用途是特別有利的。
實(shí)例11制備組合物(A2)/(B2)按實(shí)例5的相同步驟，不同之處是用28g組分(A2)替代組分(A1)，還含有12g市售的EP2-C(Himont Inc.)(即組分(B2))，此為丙烯與乙烯無(wú)規(guī)共聚物，含有3%(重)的乙烯單元。
所得組合的機(jī)械及光學(xué)特性數(shù)據(jù)列于表1。

權(quán)利要求
1.一種熱塑性組合物，其包含(A)1%到99%(重)的非晶形丙烯聚合物，其具有如下特性·[η]＞1dl/g·間同立構(gòu)二單元組(r)%-全同立構(gòu)二單元組(m)%＞0；·少于2%的CH2基團(tuán)是含于(CH2)n序列中，同時(shí)n≥2；·伯努力特性(Bernouillianity)指數(shù)(B)=1±0.2；(B)1%至99%(重)的選自如下的組分(B1)丙烯與至少一種共聚單體的共聚物，該共聚單體選自乙烯和式CH2=CHR的α-烯，其中R是C2-C8烷基，該共聚物含有至少85%(重)的來(lái)自丙烯的單元，以及(B2)聚烯烴組合物，其包含(a)10-50%(重)的至少一種選自以下的聚合物全同立構(gòu)指數(shù)大于80的丙烯均聚物，以及丙烯與至少一種選自以下的共聚單體的共聚物，共聚單體選自乙烯和式CH3=CHR的α-烯，其中R代表C2-C8烷基，該共聚物含有至少85%(重)的來(lái)自丙烯的單元；(b)0-20%(重)的含乙烯的共聚物，其于室溫不溶于二甲苯；(c)40-80%(重)的另一種共聚物，其含有10-40%(重)來(lái)自乙烯的單元，90-60%(重)來(lái)自選自以下的至少一種共聚單體的單元丙烯、式CH2=CHR的α-烯，其中R為C2-C8烷基，以及0-5%(重)來(lái)自二烯的單元，該共聚物于室溫可溶于二甲苯，并且具有位于1.5和4dl/g之間的特性粘度；其中組分(b)與(c)之和構(gòu)成該聚烯烴組合物的50-90%(重)，并且組分(b)/(c)含量的重量比小于0.4。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中組分(A)/(B)含量的重量比為10∶90至90∶10。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中組分(A)/(B)含量的重量比為25∶75至75∶25。
4.權(quán)利要求1、2或3的組合物，其中非晶形丙烯聚合物的Mw/Mn比值小于5。
5.一種供生物醫(yī)學(xué)用途的成形制件，其為用權(quán)利要求1-4其中之一的熱塑性組合物制成的。
全文摘要
聚烯烴組合物，含有(A)1—99％非晶形聚丙烯；(B)1—99％共聚物，選自(B
文檔編號(hào)A61J1/05GK1109898SQ9510170
公開(kāi)日1995年10月11日 申請(qǐng)日期1995年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月7日
發(fā)明者A·佩里康尼, R·西爾維斯特里, V·布拉加, L·雷斯康尼 申請(qǐng)人:斯菲里玲有限公司