專利名稱：用于制造生物醫(yī)學制件的聚烯烴組合物的制作方法
技術領域：
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)學成形制件。
用于制造可撓屈的生物醫(yī)學用制件的材料，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)果可能對患者的健康有負面效果。
此外，還應注意的是，在PVC中用作外潤滑劑的基于有機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)問題。事實上，該有機聚硅氧烷化合物趨向于從PVC表面滲出，于是導致其與血液的不相容性產(chǎn)生的問題(見EP-A-287482)。因此，亟需找到替代PVC的材料用于這一領域。適用于制造生物醫(yī)學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和硅樹脂的替代物，用于實用于一些器械，例如頸內(nèi)導管(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用熱塑材料技術的可加工性，該專利還建議此聚丙烯的一項可能用途，用于制造某些生物醫(yī)學用的制件，其聚合反應所用催化劑是鋯的有機衍生物，一般是tetraneophil-鋯，與羥基化的氧化鋁的反應產(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)學領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)學用途的制件，它把一整套優(yōu)良機械性能與良好光學性質(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·間同立構二單元組(r)%-全同立構二單元組(m)%＞0;
·少于2%的CH2基團是含于(CH2)n序列中，同時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%來自乙烯的單元，90-60%來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，該文獻之內(nèi)容應包含在本說明書之內(nèi)。
上述的丙烯聚合物實質(zhì)上沒有結(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規(guī)整度資料，亦即關于叔碳原子構型的分布情況。
這些聚合物的結(jié)構表明實質(zhì)上是無規(guī)立構的。然而，業(yè)已觀察到間同立構二單元組(r)要比全同立構二單元組(m)來得多。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)構顯示了高度的區(qū)域規(guī)整性(regioregular)。事實上，由13C NMR分析可知，關于序列(CH2)n其中n≥2的信號未能探測到。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，該文獻之內(nèi)容應包含在本說明書之內(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，以便制造出按設計應用該組合物而成的制件。
可用的添加劑是一般應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機的、有機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，這些為本領域技術人員所熟知，也很容易由常規(guī)試驗來確定，一般為最終組合物的不超過5%(重量)。
本發(fā)明的熱塑性組合物的制備可以通過各組分于班伯里型密煉機中混合而成。
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)，這對生物醫(yī)學制件是很合適的。
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度，一般高于4MPa，伸長率(deformation)一般高于300%。
其光學性質(zhì)的測定是用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。
事實上，組分(A)雖然其光學性質(zhì)很好，但一般未被賦予合要求的抗拉極限強度。
與此相反，組分(B)具有高的抗拉極限強度，但光透明性不足，并且其彈性復原性質(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)學用途的制件，此乃本發(fā)明之又一目的。
作為生物醫(yī)學用途的制件，是準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)或頰外喂飼的導管，用于蠕動泵的導管，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。事實上，對于探查到器械內(nèi)存在氣泡、血凝塊、滲析器械內(nèi)生物礦質(zhì)來源的鱗屑以及外來礦質(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用輻射處理滅菌特別是用γ-射線輻照，或用化學方法滅菌(消毒滅菌)，可耐受醫(yī)院所用溶劑，對藥物不吸附，可以按已知的焊接技術來焊接，以及尺寸穩(wěn)定性。
以下是用于進一步闡明的實施例，但非對本發(fā)明的限定。
特性測定特性粘度(η)是于135℃在四氫萘中測定。
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測定分子量分布，用WATERS150儀器，于135℃，于鄰二氯苯中進行。
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行第二次加熱掃描。其值報告為再加熱數(shù)值。
共聚物中乙烯含量用紅外光譜法(I.R.)測定。
熔體流動比值(MFR)按ASTM-D1238條件L測定。
物理-機械特性按下列方法測定·拉伸永久變形ASTM-D 412·抗拉模量(E1) ASTM-D 4065·抗拉極限強度ASTM-D 412，C型試樣·極限伸長率ASTM-D 412，C型試樣·肖氏硬度(A)ASTM-D 2240·霧度ASTM-D 1003上述物理-機械特性測定是使用從1mm厚板料上切下來的試樣，該板料是按以下條件壓塑而成;200℃，5分鐘無壓力，然后加壓5分鐘，然后在加壓下用循環(huán)水冷卻至23℃。
實例1(對比)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)和在氮氣流中升溫干燥，在氮氣氛中向該釜中加入0.4l通過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，這時得到的粉末有良好流動性。
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，使聚合反應進行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;未檢測到相當于序列(CH2)n，n≥2的信號。GPC分析得到以下數(shù)值Mw＝200000;Mw/Mn3.5。DSC測試未顯示任何由于熔融焓(△Hf)的峰。
表1中列出組分(A1)的機械和光學特性。
實例2(對比)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℃，進行聚合反應1小時。
將未反應單體脫氣和將產(chǎn)物干燥后，分離得到100g固態(tài)透明聚丙烯，可溶于溫熱氯仿中，其特性粘度為2.23dl/g。
該組分(A2)的機械及光學特性數(shù)據(jù)列于表1。
實例3(對比)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℃，進行聚合反應1小時。
將未反應單體脫氣和將產(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)的機械及光學特性數(shù)據(jù)列于表1。
實例4(對比)準備組分(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)來自乙烯的單元，其特性粘度為3.4dl/g。
該組分(B)的機械及光學特性數(shù)據(jù)列于表1。
實例5制備組合物(A1)/(B1)在Branb ender Plasicorder PLD651Mixer W50混煉機中，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，然后按前述條件進行壓塑。
該組合物的機械及光學特性數(shù)據(jù)列于表1。
實例6-8制備組合物(A2)/(B1)按實例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械及光學特性數(shù)據(jù)列于表1。
實例9制備組合物(A3/B1)按實例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及機械特性數(shù)據(jù)列于表1。
實例10
制備組合物(A2)/(B1)將14g組分(A2)和26g組分(B1)在13l密煉機中混煉，然后用Bandera擠塑機(直徑45mm，長/徑比(L/D)＝17)進行擠塑并成粒，成為筒狀試樣，內(nèi)徑2.6mm，外徑3.6mm，厚度0.5mm。
所得組合物的機械和光學特性數(shù)據(jù)列于表1。
所述組合物用于制造生物醫(yī)學制件的適用性由以下實驗證實將上述筒管狀試樣作以下的測試拉曳試驗-將長度61cm的試樣拉曳至其長度加倍;若無裂縫出現(xiàn)表示合格;
打結(jié)試驗-用長度約30.5cm的試樣打成平式結(jié)并且以慢速拉緊，然后解開。若是這個管形試樣不發(fā)生自身粘結(jié)或粘合而使液體不能流過而堵住，視為合格;
“紐結(jié)”試驗-用一個V形夾子把試樣筒管于室溫保持彎折6小時，然后放開，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質(zhì)上不被萃取出來，這對于生物醫(yī)學用途是特別有利的。
實例11制備組合物(A2)/(B2)按實例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))，此為丙烯與乙烯無規(guī)共聚物，含有3%(重)的乙烯單元。
所得組合的機械及光學特性數(shù)據(jù)列于表1。

權利要求
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·間同立構二單元組(r)%-全同立構二單元組(m)%＞0；·少于2%的CH2基團是含于(CH2)n序列中，同時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)來自乙烯的單元，90-60%(重)來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)學用途的成形制件，其為用權利要求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A61J1/05GK1109898SQ9510170
公開日1995年10月11日 申請日期1995年2月7日 優(yōu)先權日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 申請人:斯菲里玲有限公司