
PEEK的分子結構
雖然它是一種化合材料,但其燃燒時并不產生無毒性氣體,所以在倡導綠色環保設計的今天,其應用領域得以迅速擴大。
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01
PEEK的制備
PEEK的合成是以4,4-二氟二苯甲酮、對苯二酚和碳酸鈉為原料,以二苯砜為溶劑,在氮氣的保護下,在逐漸升溫至接近聚合物熔點的溫度(320℃)時得到高分子PEEK樹脂。其反應式如下:

PEEK合成的反應式
PEEK的成本主要取決于高純度的單體4,4-二氟二苯酮。其合成方法很多,主要有苯系化合物縮合法、鹵素交換法、催化淡基化法、二氯乙烯氧化法、付氏烷基化法以及重氮化法6種生產方法,其中前4種方法在不同程度上存在反應收率低、異構體等雜質含量高、精制工藝復雜和生產成本高等缺點。
目前的生產方法主要是付氏烷基化法和重氮化法。付氏烷基化法原料易得,合成路線短,收率較高,生產成本低。其合成反應式如下:

付氏烷基化法合成PEEK反應式
02
PEEK的生產工藝
PEEK的合成路線有親核取代和親電取代兩種工藝路線。由于親電取代路線存在產物易支化、催化劑和溶劑用量大且環境不友好等缺點,目前國際上一般采用親核取代路線。真正擁有PEEK生產工藝的廠家僅有中國、英國兩個國家。大部分國外國家制備PEEK樹脂原料采用的是英國威格斯的工藝方法,國內則主要采用吉林大學的工藝方法。

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03
PEEK材料的物化性能
(1)較低的、與骨接近的彈性模量(PEEK 3.8GPa左右,松質骨 3.2-7.8GPa、皮質骨 17-20GPa、鈦合金TC4 110GPa左右),可防止應力遮蔽效應,可使周邊骨質保持原有強度。
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(2)可透過X射線,在CT和MRI掃描時不顯影,可較容易地評估骨生長和治愈過程;而在某些情況下需要看到植入體時,也可以通過改性來實現。而且耐輻射能力強,PEEK具有非常穩定的化學結構,在高劑量電離輻射下,PEEK部件也可以正常工作。
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(3)優異的消毒性能,即使長期暴露在熱蒸汽、環氧乙烷和伽馬射線下,仍能保持其原有性質不改變。苛刻溫度到250℃可以長期使用,瞬間使用溫度可達到300℃。

(4)較好的生物相容性。
(5)機械性能可調整,可以加入不同的添加劑,包括碳纖維、硫酸鋇以及玻璃纖維,以滿足不同的特定應用需求。
(6)更大的設計自由度,可以很容易地用半成品坯件機加工而成,或者通過注塑成型生產,PEEK的成型加工可以注射成型、擠出成型、3D打印技術。
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目前在骨科醫療器械上的應用
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運動醫學、關節領域、顱頜面外科、棘突間裝置。
目前涉及該領域的企業,如MDT、Depuy、江蘇君華,施樂輝等廠家,都在研發生產。
滿足生物相容性的注塑和擠出工藝是一大方向。


04
醫用導管
醫用導管行業上游主要包括材料行業、自動化設備制造行業、醫療器械配件生產等行業,下游為醫療機構。
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其中上游供給充足對行業影響較小,下游需求是醫用導管行業增長和盈利的核心因素。另外,近幾年來,本土企業醫療導管市場份額相當,其中江蘇君華、福建安平等在PEEK醫用導管的產量和銷量較大,未來隨著國內規模較大公司的綜合實力進一步提升,市場集中度將會進一步提高。

我國醫用導管行業的發展已初具規模,整體呈外向型格局。產品除滿足國內需求外,每年出口較多。同時我國每年也進口大量醫用導管,以滿足國內市場對不同產品的需求。PEEK醫用導管屬于基礎性醫療器械產品,在診斷、治療、監護、急救、引流、灌流、氣體輸送、血液輸送、康復中被廣泛應用。隨著現代科技的發展以及世界人口平均壽命不斷增長和老齡化趨勢加劇,醫用導管在現代醫學診療和家庭護理中應用的范圍將不斷擴大,重要性不斷提升,行業未來發展潛力巨大。
05
PEEK導管的生產
PEEK醫用導管的生產對環境的要求,設備和原料必須符合ISO13485標準,進行嚴格的殺菌和消毒,同時還要對導管進行很多后道加工如環印,封端,脹口,打孔,定彎成型,現在國內對PEEK導管生產做的比較專業的有江蘇君華特塑、福建安平等。
原文始發于微信公眾號(艾邦醫用高分子):PEEK導管在醫療領域的生產及應用