丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)材料是一种应用非常广泛的工程材料,其集合三种材料的优点,在不同材料比例、合成工艺、改性添加剂的优化下可以适应多种多样的应用。以下着重介绍其在医疗器械领域的应用。
ABS材料的性能特点及医疗应用
1. 电学性能
ABS材料具有优异的电学性能,很多有源医疗器械大量使用ABS材料作为壳体或者金属包胶的载体。例如电刀、电切笔等医疗器械需要利用电作为切割、止血的方法,对于电绝缘性的要求非常高,否则在手术过程中对医生、病人及治疗效果都会有很大影响。目前市面上绝大多数电刀类产品都是用ABS作为电切部件的载体和壳体,也有少量厂家使用PC+ABS,从强度、成型难易程度、外观等综合因素上来看,ABS足够满足这类医疗器械的应用要求。
2. 耐候、耐化学品性能
ABS材料具有很好的耐候性,而且对水、碱、无机盐及多种酸有很好的抵抗力。同时,ABS材料还兼具良好的外观二次处理的性能,可以做喷涂、电镀、印刷等各种后加工,使器械的外观更加整洁漂亮,所以很多大型医疗设备的机箱及外壳都会大量使用ABS材料。也有部分器械箱体采用PP材料做外壳,两者的差异在于PP材料对于溶剂类的耐受性优于ABS,所以一些分析检测类仪器以PP外壳。但在外观处理上,PP很难喷涂、电镀,所以在外观上PP通常只能作为较低端箱体的选择。
3. 加工性能
ABS具有非常优异的加工性能,可以适用多种不同的加工方式,如注塑、挤出、吹塑、3D打印等。而且ABS的尺寸稳定性好,外观良好,并且可通过调整丙烯腈的比例来提高材料叔氢的含量从而提升对喷涂和电镀的适用性。因此,在医疗器械的领域中大量使用ABS材料加工壳体、管路、板材等。
4. 生物相容性
ABS的生物相容性也非常优越,很多手术器具的把手大量使用ABS材料。ABS材料合成相对较容易,材料纯度高,所以析出物少,很多国内外的ABS厂家在大力推进医疗级别ABS的配方研发,在市场上已经有很多可供选择的牌号。
医用ABS产品的应用热点
除了在传统的医疗器械外壳、手柄等大量应用外,ABS优异的综合性能使之成为很多新医疗器械材料的优选方案。
1. 微流控盘片
微流控盘片的市场需求量逐年增长,盘片分为透明和非透明两类,通常透明盘片采用PMMA或PC的较多,而非透明的盘片多采用ABS制造。因为ABS优异的加工性能及稳定的尺寸性能,所以在微流道注塑成型上有非常明显的优点。另外,ABS材料在翘曲变形上的表现也非常优异。ABS可以通过流动分析,采取模具补偿或者水路优化将盘片的平整度控制在设计要求之内。
2. 3D打印假肢
ABS材料非常适合3D打印,并且机械性能优异,所以被广泛应用于假肢制造。通过3D扫描产生义肢图形,再经过仿真、比对好肢体的尺寸数据并智能优化图形,然后进行快速打印,通常当天就可以让病人装上义肢。因为结合面是根据不同患者的实际情况扫描打印的,所以这种模式比传统的假肢制造速度更快,而且舒适感更高。
3.心率监测仪、超声设备
ABS早期在小型的医疗器械上应用比较广,比如血压计、血糖仪等外壳上。近年心率监测仪、超声设备等大型设备上也大量使用ABS作为壳体,因为ABS有卓越的抗冲击性能,而且在高低温条件下都表现出很好的抗冲击性。ABS在大型设备的使用完全可以替代早期钣金类的壳体,使设备在抗冲击的同时实现轻量化。
综上所述,医疗级ABS在多个领域的应用发展迅速,随着技术进步和医疗需求的更新,新的应用热点和创新机正在不断涌现。良好的加工性能和生物相容性,使ABS在未来医疗产品开发中将继续发挥重要作用。期待ABS材料应用于更多医疗器械。