Полиамид материал что это: Полиуретан — что это за материал: виды, характеристики, свойства и состав

В машиностроительной промышленности, приборостроении из полиамидов (с учётом их свойств) изготавливают шестеренки, втулки, звездочки, шнеки, пробки, подшипники, валики, ролики, зубчатые и червячные колёса, штампы, уплотнители и многое другое.

Текстильная промышленность

Практически все синтетические волокна содержат полиамид. Самыми популярными являются капрон и нейлон.

Среди недостатков следует отметить накопление синтетическими тканями статического электричества, нетерпимость к длительному воздействию прямых солнечных лучей. Кроме того, изделия из синтетики плохо пропускают воздух.

Однако все эти изъяны с лихвой компенсируются тем, что изделия обладают высокой прочностью и не мнутся. Часто синтетические нити добавляют к шерсти, вискозе, акрилу для большей прочности вещей. Так синтетический войлок – основной материал для изготовления ковролина и паласов. Ковролин из него неприхотлив в использовании, выполняет функции теплоизоляции и звукоизоляции. А богатство оттенков позволяет подобрать идеально подходящий тон.

Медицина

При упоминании о капроне, нейлоне приходят на ум текстильные вещи. Между тем именно синтетические нити находятся на первом месте в качестве шовного материала.

Полиамидная мононить применяется в травматологии, нейрохирургии, гинекологии, офтальмологии, пластической и общей хирургии. Нить на основе полиамида обладает высокой степенью совместимости с тканями организма, эластичностью, прочностью. В случае инфицирования раны такая нить не поддерживает нагноительный процесс, тем самым снимая дополнительные сложности. Мононитью сшивают сосуды, бронхи, сухожилия и любые кожные покровы. Рассасываются синтетические нити в течении 2–5 лет, что позволяет использовать их в широчайшем диапазоне. Этот шовный материал подвергается биодеградации через 1-2 года.

Не следует забывать о протезах, системах для капельниц, шприцах, деталях медицинского оборудования – многое из перечисленного также изготавливается из полиамида.

Пищевая промышленность

Самой востребованной по применению в пищевой промышленности является полиамидная плёнка. Это вакуумная упаковка любых скоропортящихся продуктов питания, пакетированная упаковка.

Оборудование для пищевой промышленности следовало бы отнести к машиностроению, но всё же. Сепараторы, насосы, оборудование для переработки мяса, различные тележки, транспортеры, аппараты для производства полуфабрикатов, макарон, кондитерских изделий – везде присутствуют детали из полиамида, что повышает качество и долгосрочность их работы

Народное хозяйство

В сельском хозяйстве и просто в быту также широко представлены изделия из полиамидов: различные плёнки бытового назначения, водостойкий клей, материалы для изоляции, плитка, трубы, декорирующие элементы. Всё это без учёта деталей бытовой техники и оборудования – от кухонных ножей, до стиральных машин.

Оборонная промышленность

Полиамид плотно вошел во все сферы нашей жизни, но используются далеко не все его возможности. Ежегодно изобретаются и внедряются новые успешные соединения на основе уже известных полиамидов.

Полиамиды — Википедия. Что такое Полиамиды

Полиамиды — пластмассы на основе линейных синтетических высокомолекулярных соединений, содержащих в основной цепи амидные группы −CONH−.

Полиамиды используются в машиностроении, автомобильной, авиационной, текстильной промышленностях, а также медицине и других областях. Основными отличительными свойствами полиамидов среди большинства других пластмасс являются: высокая прочность, износостойкость, высокая стойкость к воздействию внешней среды.

Применение

В машиностроении полиамиды наиболее часто применяются как конструкционный материал и могут содержать следующие добавки:

• стекловолокно — армирующий материал, увеличивает прочность на разрыв, повышает стойкость к изгибающим нагрузкам, снижает стойкость к ударным нагрузкам;
• углеволокно — легкий армирующий материал, повышает ряд основных прочностных характеристик, значительно увеличивает хрупкость;
• тальк — увеличивает прочность на разрыв и изгиб, снижает коэффициент трения, снижает ударную вязкость;
• графит — повышает теплопроводность, значительно снижает коэффициент трения;
• дисульфид молибдена — снижает коэффициент трения, в отличии от графита хорошо удерживается в массе полиамида;
• масло — применяется при производстве Капролона со сниженным коэффициентом трения.

Полиамид также может быть использован как антикоррозийный материал для защиты металлов и бетона.

Из полиамида изготавливают шайбы для лабиринтных уплотнений валов.^[1]

В медицинской промышленности полиамидные волокна используются для изготовления протезов, хирургических нитей, искусственных кровеносных сосудов. В виде лаков при производстве ортопедических изделий.

В текстильной промышленности из полиамида изготавливают нити, ткани.

В народном хозяйстве полиамид часто используется в качестве плёнки, клея.

В пищевой промышленности часто используется в виде однослойных и многослойных оболочек, например оболочки для колбасных изделий.

В автомобильной промышленности в виде корпусов различных электронных блоков, защитных частей, топливных и гидравлических трубок, ручек и других изделиях.

Также используется в производстве оружия. Магазин и приклад современных автоматов Калашникова изготавливаются из полиамида.

Получение

Полиамиды получают поликонденсацией диаминов и дикарбоновых кислот, поликонденсацией высших аминокислот или диаминов с дикарбоновыми кислотами, конденсацией капролактама и солей диаминов дикарбоновых кислот и др.

Марки полиамидов

Среди марок полиамидов, выпускаемых промышленностью, наиболее известны:

Марки спирторастворимых полиамидов-сополимеров:

• Полиамид–6/66-3 ([–NH–(CH₂)₅–CO–]_n [–NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO–]_n/3)^[7]
• Полиамид–6/66-4 ([–NH–(CH₂)₅–CO–]_n [–NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO–]_n/4)^[8]
• Полиамид–6/66/610 ([–NH–(CH₂)₅–CO–]_n [–NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₄–CO–]_n/4 [–NH–(CH₂)₆–NH–CO–(CH₂)₈–CO–]_n/8)^[9]

Свойства полиамидов

Основная часть полиамидов — частично кристаллические термопластические полимеры, которые отличаются высокой прочностью, жесткостью и вязкостью, а также стойкостью к воздействию внешней среды. Большая часть свойств объясняется наличием амидных групп, которые связаны между собой с помощью водородных связей.

Ряд свойств полиамидов зависит от их кристаллического устройства, в частности от содержания воды. Полиамиды взаимодействуют с окружающей средой обратимо впитывая влагу, при этом вода собирается в аморфных областях полиамида. Так, например в окружении воздуха, полиамид 6 принимает примерно 2,5 — 3,5 % воды, а полиамид 610 около 0,5 %. Влагопоглощение полиамидов напрямую влияет на их долговечность и морозостойкость. Различные марки полиамидов имеют разную подверженность влиянию ультрафиолетовых лучей, поскольку имеют различный химический состав.

В следующей таблице представлены некоторые свойства полиамидов:

Примечания

Полиамидная ткань

Полиамид (сокр. «п/а») – синтетические волокна, получаемые в результате химической переработки нефти, угля, природного газа. Первоначально синтетические нити и ткани имели техническое предназначение, однако разнообразию своей фактуры, прочности и легкости в уходе они стали широко востребованы в изготовлении спортивной одежды, спецодежды, курток и плащей, термобелья, нижнего белья, чулочно-носочных изделий, кожгалантереи (сумок, кошельков и пр.), туристического снаряжения. 

Наиболее известные на 100% полиамидные ткани (100% п/а) – нейлон, капрон, эластан, таслан. Полиамид также добавляют в другие виды тканей, что придаёт им большую прочность и лёгкость. 

Полиамид визуально и по своим свойствам очень похож на другой синтетический материал – полиэстер. Полиамид отличается от полиэстера обработкой, его получают из пластмассы, при переработке нефти, угля или газа, а полиэстер из полиэтилентерефталата, которому также служат сырьем все те же природные ресурсы.

Свойства полиамидных тканей

• Высокая прочность. Полиамидная нить всего в два раза толще человеческого волоса, но она легко выдерживает полукилограммовый груз
• Хорошая эластичность, формоустойчивость, низкая сминаемость – изделия приятны на ощупь, держат форму, не мнутся
• Водоотталкивающие свойства – сохнут в три раза быстрее хлопковых тканей
• Разнообразие фактур ткани – от прозрачных до меховых
• Легкость и мягкость, небольшой вес изделий
• Не выгорают на солнце и не линяют, долго сохраняют яркость красок
• Пропускают воздух
• Имеют большую теплопроводность: ткань совсем не удерживает тепло, может использоваться в жаркую погоду
• Устойчивы к истиранию и многократным перегибам
• Не подвержены воздействию грибков и гниению
• Устойчивы в агрессивных средах, однако, восприимчивы к жирному загрязнению: образовавшиеся жирные пятна быстро впитываются вглубь ткани и потом их сложно выводить
• Высокий уровень пожаробезопасности: этот материал не горит, а плавится при высокой температуре
• Не требовательны в уходе. С ткани без труда снимаются поверхностные загрязнения, она легко стирается и не садится 
• Повышенная электризация. Из-за низкой гигроскопичности одежда из полиамида может накапливать статическое электричество, поэтому часто производители ткани обрабатывают ее специальной пропиткой
• Восприимчивость к жирному загрязнению: образовавшиеся жирные пятна быстро впитываются вглубь ткани и потом их сложно выводить

Уход за изделиями из полиамида

• Стирать изделия рекомендуется при невысоких температурах — до 40 °С, в деликатном режиме
• Пользоваться смягчающими средствами не рекомендуется, это может привести к исчезновению водоотталкивающих свойств ткани
• Сушка и отжим при машинной стирке не рекомендуются, сушить изделие следует в расправленном виде на плечиках
• Гладить изделие, в случае необходимости, следует при самой низкой температуре и без отпаривателя

В чем разница между FR4 и полиамидной печатной платой

Обновлено 04.12.2019

Перейти к: Что такое полиимид / полиамидный материал для печатных плат? | Когда его следует использовать? | Что такое материал печатной платы FR4? | Что такое приложения FR4? | Почему выбирают полиимид / полиамид вместо FR4? | Где я могу получить полиимидные / полиамидные печатные платы?

Многие компании, использующие печатные платы, довольствуются использованием стандартного материала FR4 для своих плат. Платы FR4 доступны по цене и эффективны для многих приложений.Однако платы FR4 — не единственный доступный материал для печатных плат. Некоторые другие типы плат могут быть более подходящими для определенных приложений.

Один из видов материала для картона, который вы можете рассмотреть, — это полиимид. Некоторые свойства полиимидных материалов для печатных плат могут хорошо подходить для использования с платами в вашей отрасли. Если вы только начинаете использовать печатные платы, будет полезно знать, какой материал лучше всего, прежде чем начинать их заказывать.

Если вы не уверены, подходят ли вам полиимидные / полиамидные печатные платы, читайте дальше, чтобы узнать о свойствах этих плат и о том, как они могут повлиять на ваши приложения.

Что такое полиимид / полиамидный материал для печатных плат?

Полиимиды, также известные как полиамиды, представляют собой полимеры, состоящие из имидных мономеров. Эта разнообразная группа полимеров включает в себя различные материалы, как натуральные, так и синтетические. Например, к натуральным полиамидам относятся шелк и шерсть. Однако при производстве печатных плат полиамиды, используемые для изготовления плат, массово производятся синтетическим путем.

Синтетические полиимиды получают путем полимеризации различных химических соединений, содержащих имидные структуры.Чаще всего в этом процессе используются бисмалеимиды и малеиновый ангидрид. Различные химические вещества и добавки, используемые в процессе, могут давать разные результаты, создавая различные типы полиимидов, которые обладают различными преимуществами. Некоторые примеры перечислены ниже:

• Чистые полиимиды: Чистые полиимиды, также известные как полиимиды 2-го поколения, производятся без бромированных антипиренов и других добавок. В результате они более термостойкие и термостойкие, чем многие из сегодняшних альтернатив.
• Полиимиды 3-го поколения: Эти полиимиды содержат добавки, улучшающие сопротивление воспламенению, что может помочь предотвратить электрические возгорания. Хотя эти типы полиимидов, как правило, менее термически стабильны, они обеспечивают улучшенное время производства из-за более низких температур и времени, необходимых для отверждения.
• Полиимиды с наполнителем: Полиимидные системы с наполнителем состоят из полиимида и наполнителя. Полиимид обеспечивает необходимое термическое сопротивление и гибкость, но наполнитель помогает уменьшить усадку смолы, что помогает минимизировать образование трещин во время процессов отверждения и сверления.
• Полиимиды с низкой текучестью: Эти полиимиды состоят из различных смол и ограничителей текучести, которые снижают гибкость материала.

Ожидается, что со временем популярными станут новые разновидности полиимида. Например, в настоящее время разрабатываются полиимиды 4-го поколения, которые улучшат адгезию медной фольги и чувствительность к влаге, а также общую стабильность.

Когда его использовать?

Полиимидная продукция пользуется большим спросом в отрасли, в первую очередь благодаря гибкости и прочности материала.Однако это не единственная причина, по которой предпочтение отдается полиамидам.

При выборе основного материала для печатной платы важно выбрать материал, который лучше всего подходит для применения. Полиамид может быть вашим лучшим выбором, если ваше приложение требует следующих характеристик печатной платы:

• Превосходная гибкость: Полиимидный материал чаще всего используется для производства гибких и жестко-гибких печатных плат, поскольку этот материал исключительно гибкий.
• Превосходная прочность на разрыв: Несмотря на свою гибкость, полиимидные материалы очень прочные и устойчивы к деформации.Это делает его отличным выбором для любого приложения, которое может требовать некоторой физической прочности.
• Очень термостойкость: Полиимиды чрезвычайно стабильны в широком диапазоне температур. Они могут работать при обычно неблагоприятных температурах до 260 градусов Цельсия. Кроме того, они обладают хорошей теплопроводностью, а также могут противостоять термическому повреждению в процессе производства и ремонта.
• Устойчивость к химическим веществам: Полиимиды химически устойчивы, что означает, что они могут подвергаться воздействию различных агрессивных химикатов без отрицательных эффектов.Это очень важно для приложений, которые включают воздействие таких химикатов.
• Highly Durable: Полиимидные печатные платы не только устойчивы к воздействию тепла и химикатов, но и обладают высокой устойчивостью к физическим нагрузкам. Они сохранят свою форму независимо от применяемых к ним физических и термических условий, что делает их идеальными для применений в суровых условиях и при ремонте в полевых условиях.

Помимо этих свойств, полиимиды обладают электрическими свойствами, необходимыми для изготовления отличного основного материала печатной платы.

Каковы области применения полиамидных материалов для печатных плат?

Полиамиды, как натуральные, так и синтетические, находят широкое применение. Эти материалы можно найти в автомобилях, одежде и потребительских товарах. Однако наиболее примечательным является их использование в печатных платах. В частности, полиамидные платы используются для создания гибких и жестко-гибких печатных плат, которые приобрели популярность в последние несколько лет и, как ожидается, увеличат долю рынка в период с 2017 по 2027 год.

Гибкие и жестко-гибкие полиамидные платы нашли широкое применение в производстве печатных плат. Некоторые примеры включают:

• Компьютерная электроника: Компьютерные среды, особенно ноутбуки, требуют определенной гибкости и долговечности, чтобы выдерживать физические нагрузки при повседневном использовании. Кроме того, среда, в которой работают компьютерные печатные платы, может сильно нагреваться. Гибкие полиамидные и жестко-гибкие печатные платы идеально подходят для таких сред, во многом благодаря их гибкости, долговечности и термостойкости.
• Автомобильная электроника: Современные автомобили в значительной степени полагаются на электронику и обычно используют гибкие печатные платы, чтобы справиться с вибрациями и нагревом, которые часто возникают в автомобиле.
• Бытовая электроника: Бытовая электроника, в том числе смартфоны и планшеты, часто изготавливается из гибких или жестко-гибких печатных плат из-за стрессов повседневного использования. Гибкие печатные платы разрабатываются для потенциальной будущей потребительской электроники, такой как гибкие планшеты и смартфоны.
• Электроника для медицинской промышленности: Многие медицинские приложения требуют некоторой гибкости в используемой электронике, особенно в случае имплантатов, протезов и технологий визуализации, которые, как правило, требуют большего движения.
• Военная и аэрокосмическая электроника: В аэрокосмической и военной отраслях для изготовления печатных плат обычно предпочитают полиамидные материалы из-за их надежности, термостойкости и гибкости. Это связано как с физическими факторами стресса, возникающими в этих отраслях, так и с частой необходимостью ремонта в полевых условиях, для которого другие материалы менее подходят.

Короче говоря, полиамид очень востребован для широкого спектра применений, прежде всего из-за его гибкости, прочности, долговечности и тепловых характеристик.

Что такое материал печатной платы FR4?

FR4 — одна из самых распространенных подложек для печатных плат. Однако FR4 на самом деле не относится к типу материала — это скорее относится к сорту материала. FR в FR4 означает «огнестойкость» и исходит из системы оценок, разработанной Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA).Этот сорт означает, что материал соответствует стандарту UL94V-0.

Хотя термин FR4 не совсем подходит для описания материала, материалы класса FR4 обычно представляют собой ламинированное стекловолокно. Эти материалы производятся путем плавления стеклянного сырья и их экструзии в волокна волоконной пряжи. Затем волокнистая пряжа сплетается и покрывается смолой и связующим для улучшения адгезии. После того, как все материалы слипнутся друг с другом, плату ламинируют медной фольгой перед тем, как перейти к процессу производства печатной платы.

FR4 можно разделить на подклассы в зависимости от их конкретных свойств. Некоторые примеры описаны более подробно ниже:

• Стандарт: Стандартные плиты FR4 изготовлены из особого типа стекловолокна с повышенным содержанием брома, что улучшает огнестойкие свойства материала.
• Высокое стеклование: Стеклование, или Tg, — это температура, при которой стекловолокно становится нестабильным. В то время как стандартные платы FR4 имеют относительно низкое значение Tg, доступны платы с высокой Tg, которые предлагают значительно более высокие значения Tg и улучшенное термическое сопротивление.
• Без галогенов: Платы FR4 без галогенов изготовлены без брома, который является галогеном, который может быть токсичным для человека. Хотя бром обладает огнестойкими качествами плит FR4, плиты, не содержащие галогенов, часто необходимы для применений, требующих вмешательства человека.

Поскольку FR4 — это сорт, а не конкретный материал, значения конкретной платы FR4 могут отличаться в зависимости от производителя. Хотя они обычно находятся в ожидаемом диапазоне, теплопроводность, прочность на изгиб, водопоглощение и твердость, вероятно, будут отличаться от платы к плате.

Когда его использовать?

FR4 считается стандартным материалом печатных плат для подавляющего большинства приложений. Однако важно учитывать все факторы вашего приложения, прежде чем отдавать предпочтение одному материалу. Ниже приведены некоторые из основных качеств FR4, которые следует учитывать перед тем, как выбирать его в качестве материала:

• Отношение прочности к массе: Печатные платы, требующие хорошей механической прочности, часто используют FR4 из-за отношения прочности к массе.Благодаря множеству слоев и материалов, используемых в производстве материала FR4, он обеспечивает отличную прочность.
• Универсальность: FR4 может использоваться в качестве подложки для различных типов плат, включая односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы.
• Химическая стойкость: FR4 устойчив к большому количеству химикатов и устойчив к большинству типов коррозии. Кроме того, этот материал не впитывает воду так сильно, как другие материалы, включая полиамиды.
• Стабильность размеров: Доски FR4 очень хорошо держат форму, что делает их отличным выбором для любого применения с более хрупкими деталями.
• Отличный электрический изолятор: FR4 — это хорошо известный электрический изолятор, обладающий прекрасными электрическими свойствами, которые делают его хорошим выбором для многих приложений на печатных платах.

Помимо вышеперечисленных факторов, платы FR4 очень дешевы в производстве, что приводит к снижению общих производственных затрат. Однако важно отметить, что стандартные платы FR4 имеют только ограниченную теплопроводность — платы FR4 могут иметь проблемы с отводом тепла и становятся нестабильными при более высоких температурах.

Что такое приложения FR4?

Поскольку FR4 является материалом по умолчанию для инженеров, он используется во всем мире для множества различных приложений. Некоторые из этих приложений включают следующее:

• Применение плат постоянного тока: Подавляющее большинство плат постоянного тока комплектуются FR4 из-за его низкой стоимости, отличной производительности и доступности.
• Низкочастотные приложения: FR4-платы обычно используются в низкочастотных приложениях из-за их низкой стоимости и сопоставимости с другими материалами.Хотя FR4 не идеален для высокочастотных приложений выше 2 ГГц, это хороший выбор для низкочастотных приложений, требующих функциональности без чрезмерных затрат.
• Цифровые приложения: FR4 — очень хороший вариант для многих цифровых приложений.

Эти приложения можно найти в самых разных отраслях, от коммерческой и бытовой электроники до военных и аэрокосмических разработок. Однако важно отметить, что FR4 не рекомендуется для высокочастотных схем, которые становятся все более распространенными.

Почему выбирают полиимид / полиамид вместо FR4?

При выборе между полиимидом и FR4 у вас может возникнуть соблазн выбрать FR4 исключительно из-за стоимости и доступности этого распространенного материала для плит. Однако делать выбор на основе стоимости — плохой выбор, особенно когда эти два материала предлагают совершенно разные функциональные преимущества.

Если вы рассматриваете полиамид и FR4, помните о следующих преимуществах полиамида:

• Гибкость: Гибкость — основная причина, по которой вы предпочтете полиимид / полиамид доску FR4.Гибкие и жестко-гибкие печатные платы обычно изготавливаются из полиимида и обычно предпочтительны в приложениях, где мобильность и частота использования являются первоочередной задачей.
• Хорошая термостойкость: Если вы планируете использовать свою печатную плату в условиях сильного нагрева, плата FR4, вероятно, не лучший выбор. FR4, несмотря на стойкость корпуса, плохо рассеивает тепло, что приводит к возникновению горячих точек, которые могут повредить плату и окружающее оборудование. Полиимид, с другой стороны, имеет отличные рабочие температуры и теплопроводность, которые в два раза превышают значение FR4.
• Устойчивость к химическим веществам: Полиамиды обладают превосходной химической стойкостью, особенно к углеводородам, таким как топливо, масла и смазки, которые обычно используются в военной, аэрокосмической и автомобильной промышленности. В то время как FR4 обеспечивает аналогичную стойкость, полиамиды обеспечивают более полную коррозионную стойкость в течение длительного времени.
• Долговечность: Несмотря на то, что FR4 прочен, его жесткость может создавать проблемы для приложений, где возникают проблемы с вибрацией и нагревом. Тепло и физическая нагрузка снижают структурную целостность плит FR4, в то время как полиамидные плиты приспособлены для таких ситуаций, особенно из-за их гибкости и прочности на разрыв.
• Решает проблемы интеграции: Если печатная плата должна быть встроена в продукт, который нелегко допускает компоненты, жесткая печатная плата, такая как плата FR4, не подойдет. Вместо этого может быть изготовлена ​​гибкая полиимидная печатная плата, которая вписывается в отведенное пространство.

Хотя полиимидные печатные платы и более дорогие, они предлагают впечатляющую гибкость и функциональные преимущества по сравнению с традиционными платами FR4. Легкие, гибкие и прочные полиимидные печатные платы могут решить многие проблемы интеграции и проектирования печатных плат, что в долгосрочной перспективе сделает их рентабельными.

Где я могу достать полиимидные / полиамидные печатные платы?

Если вы хотите использовать полиимид в своих конструкциях, вам может помочь Millennium Circuits Limited.

Millennium Circuits Limited может предоставить вам высококачественные версии практически любого типа печатной платы, которая может вам понадобиться, включая гибкие полиимидные печатные платы и платы FR4, а также керамические платы, медные платы и другие. Чтобы быстро и бесплатно получить онлайн-предложение на печатные платы, заполните нашу простую контактную форму — и не стесняйтесь звонить нам в любое время по телефону 717-558-5975.

Если вы не уверены, подходят ли вам гибкие полиимидные печатные платы или вам нужна помощь в определении того, какие печатные платы лучше всего подходят для вашего бизнеса, один из наших экспертов по печатным платам будет рад помочь вам в этом разобраться.

полиамиды — нейлон и кевлар

определение полиамидов в The Free Dictionary

Биосовместимые полиамиды и полиуретаны, содержащие фосфолипидную составляющую

1. Введение

В последние несколько десятилетий нетромбогенный биоматериал вызвал большой интерес для разработки медицинских устройств или имплантатов.Когда какое-либо медицинское устройство контактирует с текущей кровью или внутренними органами, материальная поверхность устройства не должна инициировать процесс, ведущий к тромбозу. Такое свойство биосовместимости искусственных биоматериалов является очень важным фактором для использования материалов для долгосрочных имплантируемых устройств, датчиков экстракорпорального кровообращения и внутривенных катетеров. Хотя многие медицинские устройства используются в клинической практике, универсальный нетромбогенный материал еще не разработан, и эти устройства были ограничены использованием для долгосрочной имплантации.

С другой стороны, фосфолипиды являются основными компонентами клеточных мембран и действуют как интересные вещества в биологических и биомедицинских областях (Chapman, 1968; Gregoriadis & Allison, 1980; Hayward & Chapman, 1984). Было сделано несколько попыток перевести естественную совместимость между кровью и фосфолипидными мембранами для применения в медицинских устройствах. Группа фосфорилхолина (PC) является полярным компонентом молекул фосфолипидов, который покрывает поверхность клеточных мембран.Хорошо известно, что синтетические полимерные материалы, содержащие группу ПК, проявляют биосовместимость, включая совместимость с кровью (Sugiyama et al., 1995; Ohishi et al., 1997; Gong et al., 2005). В частности, так называемый полимер MPC, который обычно представляет собой сополимер 2-метакрилоилоксиэтилфосфорилхолина (MPC) с бутилметакрилатом, был описан как идеальный нетромбогенный и превосходный биосовместимый материал (Ishihara et al., 1990a, 1990b, 1991; Ueda et al., 1992). Этот полимер был разработан на основе внешней поверхности клеточной мембраны, i.е. биомембрана, которая в основном построена из молекул природных фосфолипидов. В частности, адгезия и активация тромбоцитов полностью подавлялись на поверхности полимера MPC, и количество белков плазмы, адсорбированных на поверхности полимерной пленки MPC, явно уменьшалось. Поскольку группа PC состоит из цвиттериона, полимер MPC ведет себя как целая нейтральная молекула и не взаимодействует со специфическими ионами в живом организме. Кроме того, в эти годы значительно продвинулись приложения к медицинским устройствам и другим областям применения (Sawada et al., 2006; Патель и др., 2005; Ивасаки и др., 1997; Uchiyama et al., 2002; Ye et al., 2006; Года и Исихара, 2006; Snyder et al., 2007). Следовательно, полимеры MPC являются полезными полимерными биоматериалами не только в биомедицине, но также в тканевой инженерии и биоинженерии.

Однако большинство полимеров MPC не обладают достаточной стойкостью к нескольким растворителям, таким как спирты, термической стабильностью и механической прочностью, которые были получены из структуры основной цепи полиметакрилатного типа.Затем, если эти физические свойства полимеров MPC улучшатся удовлетворительно при сохранении превосходной биосовместимости, можно будет разработать новые биосовместимые полимерные материалы. Недавно нам удалось синтезировать новый диаминный мономер, содержащий фрагмент PC, и получить ароматические полиамиды и поли (уретан-мочевину) из мономера (Nagase et al., 2007, 2008; Horiguchi et al., 2008). Кроме того, группа PC была также введена в этилцеллюлозу посредством полимерной реакции с использованием карбоксильного соединения, содержащего группу PC (Tadokoro et al., 2006). Было обнаружено, что полученные полимеры демонстрируют превосходную биосовместимость, полученную от блока ПК, в дополнение к обрабатываемости, стойкости к растворителям, термической стабильности и механической прочности, которые были получены из компонентов основной цепи.

В этой главе сначала будет описан путь синтеза новых мономеров ароматических диаминов, содержащих фрагмент PC. Затем мы опишем препараты высокомолекулярных ароматических полиамидов и поли (уретанмочевины), содержащих группу PC, которые получают поликонденсацией и полиприсоединением с использованием этих мономеров.Кроме того, будут обсуждаться физические свойства, такие как растворимость, термические свойства, биологическая функция, например совместимость с кровью, и свойства поверхности полученных полиамидов, чтобы выявить возможность получения прочного биосовместимого полимерного материала.

2. Мономер диамина, содержащий фосфолипидный фрагмент

Сначала будет описана наша история разработки нового ароматического диаминового соединения. Путь синтеза диаминового мономера, содержащего группу PC, 2- (3,5-диаминофенилкарбонилокси) этилфосфорилхолина (DAPC), показан на схеме 1.Исходный материал, динитросоединение (1), получали реакцией 3,5-динитробензоилхлорида с избыточным количеством этиленгликоля с хорошим выходом. Затем реакция 1 с 2-хлор-2-оксо-1,3,2-диоксафосфоланом (COP) давала фосфолановое соединение (2), которое было промежуточным соединением фосфорилхолинового соединения. Очистка 2 с помощью колоночной хроматографии на силикагеле была затруднена, поскольку он легко гидролизуется. Однако экстракция сырых продуктов хлороформом с последующей промывкой дистиллированной водой дала чистый продукт 2.Затем DAPC получали раскрытием фрагмента циклического эфира фосфорной кислоты 2 триметиламином с последующим восстановлением нитрогрупп 3 с помощью H ₂ , катализируемого Pd. Химическая структура DAPC подтверждена ИК-спектрами и спектрами ^-1 H-ЯМР. В ИК-спектрах DAPC широкий пик адсорбции в области 3400-3150 см ^-1 наблюдался как аминогруппы, а группа PC была идентифицирована по пику при 1228 и 1076 см ^-1 . Это ароматическое диаминовое соединение, DAPC, может быть полезным мономером для синтеза различных ароматических полимеров, таких как полиамиды, полиимиды, полимочевины и поли (уретанмочевина), которые имеют группу PC в боковой цепи.

Затем был проведен синтез сополиамида путем поликонденсации DAPC с изофталоилхлоридом и другим сомономером диамина. В качестве сомономера использовали 4,4’-диамино-3,3’-диметилдифенилметан, чтобы сделать полимер растворимым в некоторых растворителях. А именно, ароматические сополиамиды, содержащие группу PC, могут быть успешно получены из DAPC, чей состав звена DAPC составляет 21 мол.%. Гомополиамид без PC-группы получали из 4,4’-диамино-3,3’-диметилдифенилметана и изофталоилхлорида для сравнения биосовместимых свойств с PC-содержащим сополиамидом.

Схема 1.

Синтез диаминового мономера, содержащего фрагмент PC (DAPC).

Тонкие пленки этих полиамидов были приготовлены путем нанесения растворов полимеров NMP на пластины из полиэтилентерефталата (ПЭТ), и совместимость покрывающих пленок с кровью оценивалась путем контактирования покрытых пластин с кровью человека. На рис. 1 показаны СЭМ-изображения двух пленочных поверхностей сополиамида и гомополиамида, содержащих ПК, без блока ПК после контакта с плазмой, богатой тромбоцитами человека (PRP) в течение 60 мин.Многочисленные прилипшие пластинки на поверхности гомополиамида наблюдались в виде крупных агрегатов. Напротив, пластинки были значительно подавлены на поверхностях пленки сополиамида, как показано на рис. 1 (а). Эти результаты ясно показали, что сополиамид, содержащий ПК, продемонстрировал отличную совместимость с кровью, а элемент ПК в сополиамиде был важным элементом для обеспечения совместимости с кровью. Кроме того, состав блока ПК был доминирующим фактором в снижении адгезии тромбоцитов (Nagase et al., 2007). Эти результаты могут быть связаны с тем, что блок ПК расположен на поверхности полимерной пленки, где поверхность покрыта блоком ПК, и взаимодействие между поверхностью полимера и ингредиентами крови, такими как клетки и тромбоциты, очень слабое.

Рис. 1.

СЭМ-изображения поверхностей полиамидной пленки с ПК и без него после контакта с человеческим PRP в течение 60 минут при 37 ° C. (x 2,000)

Однако молекулярная масса и содержание ПК в сополиамидах из DAPC были недостаточны для получения самоподдерживающейся пленки и для демонстрации более высокой биосовместимости, соответственно, что было бы из-за низкой реакционной способности, а также высокой гигроскопичность DAPC.Таким образом, мы спроектировали новую структуру высокомолекулярного полимера, чтобы создать практические биоматериалы для нескольких применений, которые демонстрируют превосходную биосовместимость в дополнение к обрабатываемости, стойкости к растворителям, термической стабильности и механической прочности. С этой целью мы разработали новый диаминный мономер, содержащий группу PC, 2- [3,5-бис (4-аминофенокси) фенилкарбонилокси] этилфосфорилхолин (BAPPC на схеме 2), чтобы решить эти проблемы DAPC. Ожидается, что BAPPC будет проявлять более высокую реакционную способность при полимеризации, чем DAPC, что может быть связано с относительно более высокими реакционноспособными аминогруппами в положении p- феноксигрупп.

Синтетический путь нового PC-содержащего диаминового мономера представлен на схеме 2. Были получены два вида мономеров, которые имеют различные спейсерные структуры между 3,5-бис (4-аминофенокси) фенилом и группами PC. Если бы более длинная и гибкая прокладка могла быть введена в структуру мономера, ожидается, что группа ПК в полимере будет легко ориентироваться на поверхности из-за подвижности гибкой прокладки. Затем два соединения, 6a и 6b, были получены в качестве промежуточных продуктов, которые были получены этерификацией соединения 5 этиленгликолем и три (этиленгликолем) соответственно.Из 6a и 6b два мономера диамина, BAPPC-1 и 2, были получены в соответствии с тем же путем, что и получение DAPC на схеме 1. Хотя для получения этих мономеров необходимо несколько стадий реакции, все стадии реакции проходили. плавно с высокими урожаями. Эти новые мономеры диамина, BAPPC-1 и 2, могут быть полезны для синтеза различных ароматических полимеров, которые имеют группу PC в боковой цепи.

Схема 2.

Синтез диаминовых мономеров, содержащих фрагмент PC (BAPPC).

3. Ароматические полиамиды, содержащие фосфолипидный фрагмент

В целом ароматические полиамиды нерастворимы во многих растворителях, термически стабильны до 300 ℃ и механически прочных материалов, которые используются во многих электрических устройствах и легковых автомобилях. Поэтому мы попытались получить ароматические полиамиды, содержащие PC-группу в боковой цепи, используя PC-содержащие диаминовые мономеры, что привело бы к новым биосовместимым полиамидам, полученным из характеристик фосфолипидного фрагмента.

3.1. Препарат

. Получение сополиамидов осуществляли путем поликонденсации BAPPC-1 или 2 с изофталоилхлоридом и другим сомономером диамина, как показано на схеме 3. В качестве сомономера 2,2-бис [4- (аминофенилокси) фенил] пропан (БАП) был использован, чтобы сделать полимер растворимым в некоторых растворителях. С другой стороны, полиамид без группы PC (PA) был приготовлен из BAP и изофталоилхлорида для сравнения физических свойств с сополиамидами, содержащими PC.В таблице 1 приведены результаты полимеризации. Путем изменения соотношения мономеров в сырье для полимеризации были получены восемь видов сополиамидов с различной спейсерной структурой и содержанием блока ПК. Полученные сополиамиды имели среднечисловую молекулярную массу ( M n) более 10 ⁵ ., В то время как M n полиамидов, полученных из DAPC на схеме 1, находились в порядке 10 ³ — 10 ^{. 4} . Таким образом, предполагается, что этот новый диаминный мономер, содержащий группу PC, имеет высокую реакционную способность при полимеризации и может быть использован для получения других высокомолекулярных полимеров, таких как полиимид и полимочевина, содержащие группу PC.

Схема 3.

Получение сополиамидсодержащего фрагмента ПК (CPAPC).

Таблица 1.

Результаты поликонденсации.

Эти сополиамиды были растворимы в апротонных полярных растворителях, таких как диметилформамид (ДМФ), диметилсульфоксид (ДМСО) и N -метил-2-пирролидинон (NMP), при комнатной температуре, тогда как они были нерастворимы в воде, метаноле, этаноле. , ацетон и другие обычные органические растворители. Эта растворимость в определенных растворителях является преимуществом при обработке медицинских устройств, а нерастворимость в других растворителях обеспечивает долговечность материала.С другой стороны, PC-содержащие гомополиамиды, CPAPC-1d и CPAPC-2d в таблице 1, показали меньшую растворимость, чем сополиамиды. Например, CPAPC-1d был нерастворим в ДМФ, поэтому гель-проникающая хроматография для определения молекулярной массы не могла быть измерена. Считается, что такие гомополиамиды с высоким содержанием звеньев ПК имеют сильное молекулярное взаимодействие между полярной группой ПК и амидной связью или другой группой ПК, что делает полимер нерастворимым в растворителях. Следовательно, сополимеризация BAPPC с другим мономером диамина может быть эффективной для получения растворимого и перерабатываемого полимерного материала.

3.2. Биосовместимость

Совместимость сополиамида с кровью оценивали путем контакта пленок сополиамида с кровью человека. Круглые части пластин из ПЭТ (диаметр: 14 мм, толщина: 0,2 мм) погружали в растворы полимера в NMP на 30 мин и полученные пластины из ПЭТФ с полимерным покрытием сушили. Затем были приготовлены гомогенные покрывающие пленки на пластинах из ПЭТФ из серии CPAPC-2 и других полимеров. Пластины из ПЭТ с полимерным покрытием приводили в контакт с раствором фосфатного буфера (PBS, pH = 7.4) при комнатной температуре в течение ночи для уравновешивания поверхности на планшеты выливали цельную кровь человека или PRP и инкубировали в течение 60 мин при 37 ° C. После инкубации цельную кровь и обогащенную тромбоцитами плазму (PRP) удаляли с помощью аспиратора, и планшеты трижды промывали PBS, а затем на каждую чашку выливали 0,7 мл 2,5 об.% Глутаральдегида в PBS, и материалы выдерживали при комнатной температуре в течение 2 ч для фиксации компонентов крови на планшетах. После фиксации его пять раз промывали дистиллированной водой, а затем пластину сушили вымораживанием.Поверхности покрытых полимером пластин наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), и количество прикрепленных тромбоцитов оценивали с помощью процедуры, описанной в нашей литературе (Nagase et al., 2007).

На рис. 2 показаны СЭМ-изображения поверхностей пленок PA и CPAPC-2c и 2d после контакта с PRP. Как видно на этой фигуре, было пояснено, что большие агрегаты человеческих тромбоцитов находились на полиамидной (PA) пленке, где наблюдалось большое количество прикрепленных тромбоцитов. Напротив, пленки сополиамида, содержащие ПК, сопротивлялись адгезии тромбоцитов.

Рис. 2.

СЭМ-снимки поверхностей полиамидной пленки с ПК и без него после контакта с человеческим PRP. (x 2,000)

Рис. 3.

Количество прикрепившихся тромбоцитов на полимерных пленках после контакта с человеческим PRP в течение 1 часа.

Количественный анализ прикрепленных пластинок каждой полимерной пленки также был проведен, чтобы выявить строгое различие тромбогенных свойств этих полимерных пленок. Фиг. 3 представляет разницу в количестве пластинок, приставших к каждой покрытой пленке.На этом рисунке приведены данные для полимера MPC и других видов полиамидов, содержащих ПК, CPAPC-3 и HPAPC, для сравнения с сериями PA и CPAPC-2. CPAPC-3 представляет собой сополимер, аналогичный серии CPAPC-2, сомономером которого является 1,6-диаминогексан вместо BAP. HPAPC представляет собой гомополиамид, полученный поликонденсацией BAPPC-2 с 4,4 ’- (4-карбоксилфенокси) -2,2-дифенилпропаном, который имеет хорошую растворимость в апротонных полярных растворителях. Пленка с полимерным покрытием MPC также была оценена, поскольку она является хорошим эталоном как материал с очень высокой биосовместимостью.

Как показано на рис. 3, было очевидно, что полиамиды, содержащие ПК, эффективно снижают количество прикрепленных пластинок, чем полиамид без группы ПК (PA), где количество прилипших пластинок этих полиамидов было уменьшено почти на одну десятую по сравнению с с этим PA. Эти результаты показывают, что компьютерный блок играет важную роль в совместимости полимеров с кровью. Кроме того, количество прикрепившихся тромбоцитов снижалось по мере увеличения содержания единицы ПК в серии CPAPC-2, поэтому состав единицы ПК был доминирующим фактором в снижении адгезии клеток крови и тромбоцитов.Например, количество прикрепленных тромбоцитов CPAPC-2a (содержание PC: 28 мол.%) Было в десять раз больше, чем у CPAPC-2d (содержание PC: 100 мол.%). Аналогичная тенденция наблюдалась для серии CPAPC-1 (Horiguchi et al., 2008). Следовательно, различие в спейсерной структуре этих сополиамидов не повлияет на биосовместимость. С другой стороны, полимер MPC продемонстрировал чрезвычайно высокую нетромбогенность среди полимеров, оцененных на рис. 3. Следовательно, улучшение нетромбогенности путем введения единицы ПК в такую ​​полиамидную систему будет ограничено, хотя фосфолипидный фрагмент в значительной степени эффективен для снижение адгезии тромбоцитов и белков.

3.3. Физические свойства

Термические свойства полиамидов, содержащих ПК, оценивали с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и термогравиметрического анализа (ТГА). Температура стеклования ( T _г ) и температура плавления ( T _m ) не наблюдались для серий CPAPC-1 и 2 в диапазоне от -100 ° C до 250 ° C термограмм ДСК, что позволило предположить, что эти полиамиды были стеклообразными полимерами. Как правило, известно, что ароматические полиамиды проявляют кристаллическое состояние, однако объемная группа PC в боковой цепи может предотвратить кристаллизацию основной цепи полиамида.

На рис. 4 показаны кривые ТГА PA и CPAPC-1b и 2b при потоке N ₂ . Как видно на этом рисунке, термическое разложение гомополиамида, PA, началось примерно при 400 ° C, но PC-содержащие сополиамиды разложились примерно при 250 ° C. Это может быть связано с термической деструкцией боковой цепи полимера, которая состоит из ПК или спейсерного фрагмента. В атмосфере азота ароматическая основная цепь будет карбонизироваться, что приведет к остатку более 30% при 1000 ° C. В случае сополиамидов фосфатный фрагмент будет негорючим, а остаток будет немного выше, почти 50%.В любом случае, термостойкость этих полиамидов, содержащих ПК, до 250 ° C достаточна для использования в устройствах из биоматериалов, например, для процесса термической стерилизации при температуре выше 150 ° C.

Очень прочные пленки можно получить из сополиамидов, содержащих ПК, методом литья в растворитель. Затем, механические свойства этих сополиамидов и полимерных пленок MPC были совершенно разными, где модули Юнга сополиамидов, полимерных пленок PA и MPC составляли 200-400, 642 и 15,2 МПа соответственно.Следовательно, физические свойства сополиамидов, содержащих ПК, очевидно, зависят от основной ароматической полиамидной цепи. Следовательно, ожидается, что ароматические сополиамиды, содержащие группу PC, будут полезными полимерными биоматериалами для разработки биомедицинских устройств нового поколения из-за устойчивости к растворителям, высокой термостабильности и механической прочности в дополнение к хорошей биосовместимости.

Рис. 4.

Кривые ТГА полиамидов при скорости нагрева 10 ° C / мин в потоке N2.

4. Сегментированный поли (уретан-мочевина), содержащий фосфолипидный фрагмент

Сегментированные полиуретаны широко используются в практических медицинских устройствах в качестве эластомеров (Lelah, 1986; Eisenbach, 1996) из-за их подходящих механических свойств и биосовместимости, которые включают: короткие чередующиеся блоки мягких и твердых сегментов. Мягкий сегмент обычно представляет собой полиэфир, полиэфир или поликарбонат с низкой температурой стеклования ( T г), молекулярные массы которых составляют 400-2000.Жесткий сегмент обычно представляет собой компонент с высоким содержанием T г, такой как полукристаллический ароматический диизоцианат, связанный с удлинителем цепи с низким молекулярным весом. Считается, что биосовместимость сегментированного полиуретана обусловлена ​​микрофазовым разделением мягких и твердых сегментов. Однако совместимости сегментированного полиуретана с кровью недостаточно для применения при длительной имплантации. Было высказано предположение, что биодеградация и растрескивание полиуретана происходили in vivo из-за адсорбции белков, адгезии макрофагов и образования пероксидов (Zao et al., 1991, 1993; Wu et al., 1991), что привело к снижению механической прочности СПУ. Более того, сообщалось, что мягкий сегмент сегментированного полиуретана разлагался кислородными радикалами, продуцируемыми прилипшими макрофагами (Stokes et al., 1995). Поэтому было проведено несколько исследований поверхности или химической модификации сегментированных полиуретанов для улучшения совместимости с кровью за счет уменьшения адгезии клеток и белков (Kang et al., 1997; Flemming et al., 1999; Mathur et al., 1997; Рох и др., 1999; Ли и др., 2000). Сообщалось также о композитном материале из сегментированного полиуретана и полимера MPC, который показал высокую биосовместимость и эластичность (Ishihara et al., 2000).

В нашем исследовании, в качестве другого подхода к улучшению биосовместимости сегментированного полиуретана, который широко используется в качестве биомедицинского материала, мы попытались получить сегментированную поли (уретан-мочевину), содержащую группу ПК, используя ПК-содержащий диаминный мономер в качестве мономера диамина. реагент сочетания при полиприсоединении диолов к диизоцианату, который ожидался как новые биосовместимые полимеры за счет сочетания характеристик сегментированного полиуретана и фосфолипидной части.

4.1. Получение

Как показано на схеме 4, сегментированный полиуретан сначала был получен полиприсоединением 4,4′-дифенилметандиизоцианата (MDI) с 1,4-бутандиолом (BD) в NMP с последующим добавлением поли (тетраметилена с концевыми гидроксильными группами). гликоль) (ПТМГ) в качестве мягкого сегмента.

Схема 4.

Получение сегментированного поли (уретан-мочевины), содержащего фрагмент ПК (SPUPC).

Затем в емкость для полимеризации добавляли PC-содержащий мономер диамина, BAPPC-1 или 2, для связывания полиуретана с получением сегментированных поли (уретан-мочевинных) блоков, содержащих PC (SPUPC-1 и 2).Эти реакции полимеризации протекали гладко без катализатора. Кстати, дилаурат дибутилолова был необходим в качестве катализатора для получения аналогичного сегментированного поли (уретан-мочевины) с использованием DAPC на схеме 1 (Nagase, et al., 2008).

В таблице 2 приведены результаты полимеризации. Несколько поли (уретанмочевины) с различным содержанием единицы ПК были приготовлены путем изменения количества BD, PTMG и BAPPC-1 или 2 в полиприсоединении. Химическая структура этих полимеров подтверждена их спектрами Н-ЯМР ^-1 и ИК.Составы звена ПК в этих сополимерах определяли по соотношению интенсивностей пиков протонов аммония (3,10 — 3,15 м.д.) звена ПК и метиленового протона (3,78 — 3,80 м.д.) p, p ‘ -дифенилметанового звена, которые присутствовали в каждом мономерном компоненте. В гель-проникающей хроматографии бимодальные пики наблюдались в большинстве этих сополимеров. Таким образом, каждые два значения были перечислены в таблице 2 как среднечисленные молекулярные массы ( Mn ) полученных сополимеров, которые находились в диапазоне 10 ⁴ и 10 ⁶ .Вероятно, сегменты с более высокой молекулярной массой более 10 ⁶ будут частично образовываться в конечной реакции сочетания с BAPPC-1 или 2. В любом случае, поли (уретанмочевина) с очень высокой молекулярной массой, содержащие фосфолипидный фрагмент, были успешно получены путем полиприсоединения. с PC-содержащими диаминовыми мономерами.

Таблица 2.

Результаты полиприсоединений.

Полученные поли (уретанмочевины) проявляли хорошую растворимость в апротонных полярных растворителях, таких как NMP, DMF и DMSO, при комнатной температуре, в то время как они были нерастворимы в метаноле, этаноле, ацетоне, хлороформе и воде.Такая растворимость в определенных растворителях является преимуществом при обработке медицинских устройств, а нерастворимость в других растворителях делает материал стойким по отношению к этим растворителям. Фактически, гибкие и самостоящие пленки могут быть получены из этих сополимеров методом литья в растворитель.

4.2. Биосовместимость

Совместимость поли (уретан-мочевины) пленок с кровью оценивали по аналогичной методике, описанной в разделе 3.2. Для этого эксперимента использовались автономные пленки, полученные из каждого сополимера, а не покрывающая пленка.На рис. 5 показано количество пластинок, прилипших к полимерным пленкам после контакта с PRP в течение 1 часа. Было обнаружено, что адгезия тромбоцитов в определенной степени подавлялась даже на пленке SPU без блока ПК, где количество прилипших пластинок сильно отличалось от значений полиамида (PA), показанных на рис. 3. Следовательно, сегментированный полиуретан будет иметь более высокая нетромбогенная эффективность, чем у ароматического полиамида и других нормальных полимерных материалов. Кроме того, ПК-содержащие поли (уретанмочевина) s, SPUPC-2b и SPUPC-2c, эффективно снижали адгезию тромбоцитов, а не SPU, и количество прилипших пластинок этих сополимерных пленок было почти таким же, как и у полимерной пленки MPC.Кроме того, состав блока ПК был доминирующим фактором в снижении адгезии клеток крови и тромбоцитов, что было выявлено в результате того, что количество прикрепленных тромбоцитов было значительно уменьшено на пленке SPUPC-2c, а не на пленке SPUPC-2a и SPUPC- 2б фильмы. Таким образом, содержание ПК в размере 25 мас.% В SPUPC-2c было бы необходимым для значительного снижения адгезии пластинок к поверхностям полимера, что было бы достаточным содержанием элемента ПК, расположенного на поверхности полимерной пленки. Химическая структура поверхности пленки SPUPC-2c была проанализирована с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).Сигналы XPS наблюдались при 133, 398 и 402 эВ в областях P _2p и N _1s , которые были отнесены к фосфору фосфатной группы, атомам азота в уретановой или мочевинной связи (-NH-) и аммониевая группа (-N ⁺ (CH ₃ ) ₃ ) соответственно. Затем на поверхности пленки SPUPC-2c отчетливо наблюдалась группа ПК. Однако на поверхности пленок SPUPC-2a и 2b эти пики не были столь четкими. Следовательно, в этой системе поли (уретан-мочевина) содержание ПК должно быть более ок. 25 мас.%, Чтобы группа ПК отчетливо проявлялась на поверхности полимерной пленки. Кроме того, анализ поверхности показал, что группа ПК легко перестраивается при погружении в воду.

Более того, такой ПК-содержащий поли (уретан-мочевина) серия SPUPC имеет более высокую биосовместимость, чем ПК-содержащий полиамид серии CPAPC, что может быть связано с аддитивным эффектом блока ПК на потенциальную биосовместимость сегментированного полиуретана.

Рисунок 5.

Количество прилипших тромбоцитов на сегментированных полиуретановых, поли (уретан-мочевинных) и полимерных пленках MPC после контакта с человеческим PRP в течение 1 часа.

4.3. Механические свойства

По результатам измерений ДСК и ТГА поли (уретанмочевина), содержащие ПК, были стеклообразными полимерами, Tg из которых не наблюдались в диапазоне от -50 ° C до 250 ° C, а температура термического разложения подтверждена на уровне около 250 ° C. Это аналогичное термическое поведение полиамидам, содержащим ПК. Характерным свойством такого полиуретанового материала является механическая прочность и эластичность. Затем были оценены характеристики напряженно-деформированного состояния пленок из поли (уретан-мочевины), содержащих ПК, чтобы выявить влияние введения блока ПК на механические свойства полиуретановой основы.

На рис. 6 показано поведение напряженно-деформированного состояния пленок SPUPC-2a, 2b и 2c, а модуль Юнга, предел прочности на разрыв и относительное удлинение до разрыва сведены в таблицу по сравнению с таковыми для SPU. Аналогичная тенденция кривой напряжения-деформации наблюдалась в пленке SPU, хотя модули Юнга и удлинения были разными. Таким образом, между сериями SPU и SPUPC практически не было изменений в таком упругом поведении напряженно-деформированного состояния. Модули Юнга серии SPUPC увеличиваются с увеличением количества ПК, как показано в таблице на рис.6. Это могло бы быть связано с увеличением связи мочевины, которая могла бы усилить молекулярное взаимодействие в жестких сегментах, а не уретановую связь. Следовательно, физические свойства этих поли (уретанмочевины), очевидно, зависят от эластичной сегментированной полиуретановой основы.

Рис. 6.

Напряжение-деформация пленок SPUPC.

Принимая во внимание такие механические свойства, мы попытались изготовить эластичную трубку из этих полиуретановых материалов. Палочку из нержавеющей стали (4 мм ϕ) погружали в 5 мас.% Раствора SPUPC-2c в NMP и сушили при 70 ° C. Эту процедуру повторяли шесть раз, и сополимер наносили на стержень из нержавеющей стали. Затем стержень с покрытием снова покрывали поли (карбонат уретаном) (Bionate ^® 80A, Asahi Chemical Co.) по той же методике. После сушки нержавеющую сталь осторожно вытащили, чтобы получить гибкую трубку, состоящую из композитных полиуретанов. Изображение полученной трубки показано на рис. 7 (а). Рис. 7 (b) представляет собой поперечное сечение трубки при наблюдении с помощью SEM.Кроме того, обе боковые поверхности трубки были проанализированы с помощью XPS, как показано на рис. 7 (c). Фосфор группы ПК четко наблюдался внутри трубки при 133 эВ, и было подтверждено, что внешняя часть покрыта поли (карбонат уретаном) без блока ПК. Таким образом, композитная труба СПУПЦ-2с / поли (карбонат уретан) может быть успешно изготовлена.

Рисунок 7.

Трубка из полиуретанового композитного материала, изготовленного из SPUPC-2c и поли (карбонат уретана) (PCU). (а) Фотографии трубки. (б) СЭМ-изображение поперечного сечения трубки.(c) XPS-спектры внутри и снаружи трубки.

Полученная трубка обладает эластичными свойствами, полученными из сегментированного полиуретана, и предполагается, что она будет использоваться в качестве трубки или катетера для искусственной крови. Оценка этого материала для имплантации будет проводиться в будущем, хотя биомедицинские исследователи необходимы в качестве сотрудников для экспериментов.

5. Заключение

В этой главе рассматривается тема нашего недавнего исследования по разработке новых биоматериалов, содержащих фосфолипидный фрагмент.Новый мономер ароматического диамина, содержащий группу PC, может быть синтезирован для получения полимеров поликонденсационного или полиприсоединенного типа. PC-содержащие ароматические сополиамиды и сегментированные поли (уретан-мочевина) были успешно получены из мономерного соединения. Что касается влияния группы PC на совместимость с кровью, введение такой полярной группы фосфолипидов было эффективным, чтобы проявить совместимость с кровью даже в ароматических сополиамидах и сегментированных поли (уретан-мочевине). Ожидается, что эти сополимеры, содержащие группу PC, будут полезными полимерными биоматериалами для разработки биомедицинских устройств нового поколения из-за различной растворимости, более высокой термостабильности и аналогичной биосовместимости по сравнению с полимером MPC.Кроме того, ароматические полиамиды являются твердыми материалами, а сегментированные поли (уретан-мочевина) — мягкими и эластичными материалами из-за природы компонентов основной цепи. Таким образом, мы можем добавить несколько механических свойств к ПК-содержащим полимерам в соответствии с любыми требованиями медицинских приложений. Например, твердый материал используется для искусственной кости или сустава, а мягкий и эластичный материал будет использоваться для искусственной трубки или катетера для крови.

Также было обнаружено, что биосовместимость удовлетворительно улучшается по мере увеличения содержания ПК в сополимере.Однако в случае этих полимеров поликонденсационного или полиприсоединенного типа существует проблема, заключающаяся в том, что растворимость в органических растворителях становится плохой по мере увеличения содержания ПК. Это может быть связано с высокомолекулярным взаимодействием между PC-группой боковой цепи и полярной группой в основной цепи, такой как амидная связь или связь мочевины. Кроме того, в случае системы поли (уретан-мочевина) увеличение количества звена мочевины, содержащего фрагмент ПК, позволяет полимеру терять эластичность из-за агрегации между связями мочевины.

Для решения этих проблем мы разработали новый диольный мономер, содержащий фрагмент ПК, из которого можно получить полиуретаны или полиэфиры, содержащие ПК.При использовании диольного мономера будут разработаны полиуретаны или полиэфиры с высоким содержанием поликарбоната, что в настоящее время находится в стадии разработки.

Выражение признательности

Мы выражаем искреннюю благодарность профессору Кадзухико Исихара и профессору Ясухико Ивасаки из Инженерной школы Токийского университета и факультета химии, материалов и биоинженерии Кансайского университета, соответственно, за их научные и технические достижения. поддерживает. Авторы также благодарят профессора Такаши Асака с факультета прикладной химии Университета Токай за его помощь в проведении измерения напряжения-деформации.Эта работа была частично поддержана грантом на научные исследования Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии (№ 15550110).

Полиамидный материал ▷ Французский перевод

Несколько минут примерно | Текстильные материалы.Текстильные материалы для мотоциклов — это в основном полиамид (нейлон) или полиэстер. Самый маленький компонент — это.

Презентация на тему: «Несколько минут о | Текстильных материалах. Текстильные материалы для мотоциклов — это в основном полиамид (нейлон) или полиэстер. Самый мелкий компонент — это.» — стенограмма презентации:

1 Несколько минут о | Текстильные материалы

2 Текстильные материалы для мотоциклов — это в основном полиамид (нейлон) или полиэстер.Самый мелкий компонент — это нить, скрученная в нить и затем используемая в процессе ткачества. Плетение обычно не растягивается. Лайкра, эластичное волокно, может быть смешано с тканью, но волокно влияет на прочность. Температура плавления этих материалов составляет около 240–260 ° C. Теплота трения после падения в некоторых случаях превышает эти температуры, в зависимости от подстилающей поверхности. Дизайн шва и его резьба имеют меньшее значение, потому что материал изнашивается раньше, чем нить.

3 Чтобы быть эффективными, арамидные волокна (кевлар), термостойкие до 500º, следует использовать в высокой концентрации (содержание 90-100%).Текстильные материалы чаще всего красят в ваннах. Нить тоже можно красить. Рельефные узоры чаще всего выполняются на полиэстерах. Текстильная одежда более удобная в использовании и более простая в уходе. Важно иметь правильный размер, чтобы обеспечить правильное положение протекторов. Покупатель должен примерить снаряжение для верховой езды вместе с тем, что он обычно носит под ним. Большую часть текстильной одежды можно стирать при 40 °. Не забудьте снять протекторы. Запрещается использовать средства для полоскания с функциональными мембранами.