[发明专利]一种超轻高回弹仿生假肢及其成型工艺

说明书

本发明公开了一种超轻高回弹性的仿生假肢及其成型工艺，该仿生假肢为TPU发泡材料通过蒸汽模压成型制备而得，其原料包含TPU、肉色色粉以及抗菌剂，合成TPU复合材料后进行水下切粒，随后投入高压反应釜中，加压加热使二氧化碳达到超临界状态，渗透后快速泄压，将渗透好的TPU复合材料颗粒迅速放入发泡设备中加热发泡，制备得到TPU发泡粒子，再放入蒸汽模压设备中进行蒸汽模压成型从而得到仿生假肢制品。本发明所制备的仿生假肢具有超轻的密度，超高的回弹性，耐磨，耐折，抗菌性强，给穿戴者以舒适的体验。

技术领域

本发明涉及高分子微孔发泡及医疗仿生假肢领域，尤其涉及一种具有超轻的密度、超高的回弹性的微孔发泡材料及其成型工艺，具体涉及一种具有超轻的密度、超高的回弹性、耐磨、耐折的仿生假肢及其成型工艺。

背景技术

假肢就是用工程技术的手段和方法，为弥补截肢者或肢体不完全缺损的肢体而专门设计和制作装配的人工假体，又称“义肢”。它的主要作用是代替失去肢体的部分功能，使截肢者恢复一定的生活自理和工作能力，其适用对象是因疾病、交通事故、工伤事故、运动创伤等原因的截肢者。

现有的用于假肢的常用材料主要为合金类与高分子材料类，其中，合金类可以满足弹性以及强度等较高的力学性能要求，但成本较高，而高分子材料类的仿真性强，但强度较低，韧性不足。另外，使用者对假肢也提出了舒适度、抗菌性、轻便性等要求，而现有的假肢往往重量较大，穿戴和移动不便，产生不好的体验。

热塑性聚氨酯材料(TPU)因具有高耐磨，高弹性，耐化学性等诸多优点，在很多行业应用广泛，而TPU发泡材料质量轻、弹性好，广泛应用于鞋材、汽车内饰等领域。传统的发泡方式采用化学发泡，并且在颗粒内部添加其他物质作为发泡剂，但是通常在发泡过程中产生有害气体，不利于环保。采用物理发泡的方式对TPU进行微孔发泡是一种新型的工艺，相比于传统的化学发泡，不含其它添加材料，对环境没有污染。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种采用物理发泡工艺制备的发泡热塑性聚氨酯(E-TPU)抗菌复合材料所制备的假肢，以改善目前假肢的使用性能，提高穿戴体验。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有假肢在穿戴、舒适度和力学性能无法同时达到使用者需求的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种超轻高回弹仿生假肢，为TPU发泡材料通过蒸汽模压成型制备而得，其原料配方中各组分及其质量百分比为：TPU 93-98％，肉色色粉0.5-3％，以及抗菌剂1-2.5％。

进一步地，TPU选自于聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯及聚内酯型聚氨酯中的一种或多种，且优选为聚醚型聚氨酯和/或聚酯型聚氨酯。

进一步地，TPU发泡材料的密度为0.15-0.25g/cm³，邵氏硬度为50-80HA，回弹率为60-70％。

本发明还提供了一种上述超轻高回弹仿生假肢的成型工艺，其包括以下步骤：

(1)在TPU合成制备过程中按配方加入肉色色粉及抗菌剂，制备具有肤色及抗菌性能的TPU复合材料；

(2)对复合TPU材料进行水下切粒，得到TPU复合材料颗粒；

(3)将制备好的TPU复合材料颗粒放入高压反应釜中，并向反应釜中充入二氧化碳，逐渐提高反应釜中的压强和温度，直至二氧化碳达到超临界状态，在此状态下渗透一段时间(0.5-3h)后快速泄压并加热，然后将渗透好的TPU复合材料颗粒迅速放入发泡设备中加热发泡，制备得到TPU发泡粒子；

(4)TPU发泡粒子放入蒸汽模压设备中进行蒸汽模压成型，在设定的蒸汽压力下经过蒸汽穿透处理，保压一段时间后冷却定型，最终制得仿生假肢制品。

进一步地，步骤(2)中，水下切粒的粒径大小控制在3-4mm。