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射頻套管針絕緣涂層種類與加工工藝研究論文
內(nèi)容提要：介紹射頻套管針的絕緣涂層種類、加工工藝以及涂覆層的質(zhì)量檢驗(yàn)。分析特氟龍涂層、聚氨酯涂層、派瑞林涂層的加工工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)涂覆層的質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行方法匯總。
關(guān)鍵詞：射頻套管針；絕緣涂層；加工工藝
質(zhì)量檢驗(yàn)射頻消融針主要是由射頻發(fā)生器、射頻電極、射頻保護(hù)套管針組成。射頻保護(hù)套管針主要由針座、帶有絕緣涂層的技術(shù)套管針組成�，F(xiàn)有射頻套管針大多是進(jìn)口針，絕緣涂層為進(jìn)口特氟龍涂層，特氟龍涂層工藝目前國(guó)內(nèi)做的不多，一部分射頻套管針采用絕緣熱收縮材料熱縮覆蓋到針體面，絕緣層與針尖有厚度過渡，穿刺有阻礙感。本文主要對(duì)射頻套管針絕緣涂層的種類及加工工藝進(jìn)行研究分析。常用的加工工藝有噴涂、浸涂、熱縮管熱縮等工藝。
1.射頻套管針絕緣涂層的加工工藝
1.1噴涂工藝
目前市面上射頻套管針涂層稱為特氟龍涂層，采用的是噴涂加工工藝。特氟龍涂層采用的加工工藝有分散體加工工藝和粉體加工工藝。分散體涂層的加工是使涂層材料均勻地分布在溶劑中，形成分散液，分散液被高壓空氣霧化噴涂于工件表面，是一種濕法加工。粉體涂層加工方法是一種干式加工，這種方法所使用的原材料為極其細(xì)小的固體顆粒形態(tài)，避免了使用溶劑和涂層附著時(shí)發(fā)生的涂層發(fā)散現(xiàn)象。特氟龍涂層的濕法加工步驟如圖1所示。工件制備是涂層加工的前期處理工藝，目的是增加鋼針與涂層之間附著力。前處理工藝分為兩個(gè)步驟：
第一步，表面清潔除油酯，采用酸洗并高溫?fù)]發(fā)工藝；第二步，提高鋼針表面粗糙度，提高鋼針與涂層之間的接觸面積，采用的是噴砂工藝或砂紙打磨工藝。也可以通過應(yīng)用黏接劑的方法來提高鋼針與涂層之間的附著力。干燥工序主要是將噴涂好鋼針中的有機(jī)溶劑進(jìn)行揮發(fā)。燒結(jié)工序是將帶涂層鋼針加熱到特氟龍的熔融溫度，涂層材料熔融流動(dòng)形成無孔薄膜，鋼針鍍膜完成。
在高溫下，涂層材料熔融發(fā)生不可逆反應(yīng)：涂層材料熔融，在鋼針表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。特氟龍粉體涂層加工與分散體涂層加工的工序有所不同，相比較濕法加工，避免使用了溶劑，在工序上就少了干燥揮發(fā)溶劑的步驟，具體工序如圖2所示。前期工件處理都一樣，粉體涂層工序中粉狀微粒由壓縮空氣從捕集器中吹出，在其通往噴槍噴嘴的途中，有一段帶靜電的區(qū)域。
由于微粒帶同種電荷，它們?cè)谄滹w行路線上互相排斥，并形成了均勻一致的云狀噴霧。待噴涂的鋼針接地，借此，噴槍和鋼針之間形成了一個(gè)帶靜電的區(qū)域。粉狀微粒受鋼針吸引，并附著鋼針上。涂層高溫熔融在鋼針上成膜。
1.2浸涂工藝
浸涂是一種傳統(tǒng)的涂裝工藝，是將被涂工件浸入涂料中，使工件表面黏附涂料，滴去余漆形成漆膜。烘烤型涂料和水性涂料適宜采用浸涂方法。如醇酸樹脂烘漆、氨基醇酸樹脂烘漆、水性丙烯酸樹脂烘漆等涂料在常溫條件下比較穩(wěn)定，稀釋劑揮發(fā)速度較慢，需要在加熱烘烤條件下才能交聯(lián)固化成膜。浸涂工藝的加工工序如圖3所示，可以根據(jù)工件生產(chǎn)條件進(jìn)行工序調(diào)整。工件制備前期處理的目的是增加工件表面附著力。
通過對(duì)工件的油脂清洗，表面噴砂，增大工件表面粗糙度，提高接觸面積，增大工件附著力。絕緣涂層浸涂工序主要有兩個(gè)動(dòng)作：第一，配置絕緣浸涂液，將選擇好的醇酸樹脂烘漆或者聚氨酯樹脂烘漆與稀釋劑、固化劑、增塑劑等助劑混合均勻；第二，浸塑，將需要浸涂的工件沒入浸涂液中，去除余漆。高溫固化是將工件上浸涂液中的稀釋劑等溶劑揮發(fā)，促使固化劑發(fā)生固化作用，絕緣涂層成膜。
1.3氣相沉積工藝
派瑞林涂層是一種是可塑性聚合物，由單體對(duì)二甲苯在真空狀態(tài)下均勻分布在鋼針表面然后聚合。采用氣相沉積的處理技術(shù)，在鋼針表面均勻形成膜厚，薄膜的厚度可由（0.001~0.05mm）。派瑞林用獨(dú)特的真空氣相沉積工藝制備，由單體活性小分子在鋼針表面“生長(zhǎng)”出完全包裹鋼針的聚合物薄膜涂層。這種室溫沉積制備的0.1~100μm薄膜涂層，厚度均勻、致密無針孔、透明無應(yīng)力、不含助劑、不損傷工件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護(hù)性，是當(dāng)代目前最有效的防潮、防霉、防腐、防鹽霧涂層材料。
1.4熱收縮工藝
有關(guān)特氟龍射頻套管針還有一種加工工藝，即采用特氟龍熱縮管套在針管上，通過高溫收縮包裹其鋼針表面，在熱縮管與針管銜接處采用特殊處理方式，使其過度平滑，無異物感。工藝需要注意的是熱縮管尺寸的選擇，熱縮溫度計(jì)時(shí)間，銜接處的處理方式。
1.5加工工藝分析
對(duì)比射頻套管針絕緣涂層加工工藝分析對(duì)比，見表1。
2.射頻套管針工藝選擇流程
射頻套管針在設(shè)計(jì)開發(fā)階段需要遵循的流程見圖4。射頻套管針作為醫(yī)用套管針，選擇涂層材料基本性能時(shí)必須滿足生物學(xué)評(píng)價(jià)，生物學(xué)基本三項(xiàng)評(píng)價(jià)細(xì)胞毒性、致敏、刺激或皮內(nèi)反應(yīng)需要滿足醫(yī)療耗材產(chǎn)品需要。
3.射頻套管針涂覆層質(zhì)量檢驗(yàn)
射頻套管針涂覆層涂覆質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目一般應(yīng)在規(guī)定的溫度、濕度和厚度下進(jìn)行。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)溫度為（25±1）C，相對(duì)濕度為65%±5%；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定溫度為（23±2）C，相對(duì)濕度為50%±5%；厚度按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。涂覆層質(zhì)量檢驗(yàn)主要有成膜性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能、化學(xué)性能、耐候性能。
3.1成膜性能固化條件
固化條件在不同溫度和時(shí)間的烘烤條件下，所制得的射頻套管針經(jīng)光澤、彎曲、附著力試驗(yàn)后，選取綜合性能最佳的溫度和時(shí)間作為固化條件。烘烤過度：是按射頻針涂層液規(guī)定的固化條件，將烘烤時(shí)間延長(zhǎng)1倍后，觀察涂層是否會(huì)引起光澤、顏色、彈性和沖擊性能的明顯變化。涂層厚度：涂層厚度的檢測(cè)可以用千分尺、卡尺、測(cè)厚儀進(jìn)行。外觀質(zhì)量：是利用放大鏡或儀器設(shè)備檢測(cè)涂層表面缺陷、色澤、涂層覆蓋性以及粗糙度。
3.2光學(xué)性能顏色及外觀的測(cè)定
采用觀察涂覆層顏色及外觀與標(biāo)準(zhǔn)色板、標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較的方法來評(píng)定。
3.3力學(xué)性能
力學(xué)性能包括以下3項(xiàng)：①柔韌性的測(cè)定是采用柔韌性測(cè)定器來測(cè)定射頻套管針表面漆膜破壞的最小軸棒直徑。②附著力測(cè)試是在模擬射頻套管針在應(yīng)用中的極限條件，進(jìn)行穿刺試驗(yàn)，采用4倍放大鏡觀察在穿刺過程中涂層是否有脫落現(xiàn)象。③耐磨性：采用漆膜耐磨儀，在一定負(fù)荷下經(jīng)規(guī)定的磨磚次數(shù)后，用涂層的失重克數(shù)來表示。
3.4化學(xué)性能化學(xué)性能
包括以下3項(xiàng)：①耐水性。浸水法：國(guó)標(biāo)GB/T1733、美國(guó)ASTMD870、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1521；高濕度法：美國(guó)ASTMD1735。②耐鹽霧性。國(guó)標(biāo)是采用噴嘴式的鹽霧箱，要求能控制鹽霧沉降量為每小時(shí)0.4~1g/80cm2，鹽水濃度為3.5%NaCl，鹽水pH在6.5~7.2；試驗(yàn)溫度為（40±2）C下進(jìn)行。方法可詳見GB/T1772；美國(guó)ASTMD117。③耐濕熱性。采用調(diào)溫調(diào)濕箱，控制溫度在（47±2）C，相對(duì)濕度96%±2%條件下進(jìn)行，按規(guī)定時(shí)間后取出進(jìn)行評(píng)定，方法可詳見GB/T1740。
3.5耐候性人工加速老化試驗(yàn)
根據(jù)測(cè)試要求，分別選用高壓汞燈或帶濾色鏡的氙燈作為紫外線光源，對(duì)涂膜進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)。有水存在時(shí)，紫外線引起涂膜的降解作用將變得更加明顯�？蓞⒄誌SO2809，2810或GB/T1765方法進(jìn)行測(cè)試。將做過“X”劃線的待測(cè)樣板放置于曝曬架上，使樣板面朝南方并與地面成45角，定期檢查涂膜的粉化、光澤、附著力、變色、起泡和銹蝕等項(xiàng)目。參考漆膜耐候性評(píng)級(jí)方法：GB/T1755；起泡：美國(guó)ASTMD714、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4628/2；粉化：美國(guó)ASTMD659；細(xì)裂：美國(guó)ASTMD660；開裂：美國(guó)ASTMD610、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4628/3。
4.小結(jié)
射頻套管針絕緣涂層的加工工藝多樣化，在生產(chǎn)制備中可以根據(jù)選材依據(jù)選擇合適的加工工藝。國(guó)內(nèi)的射頻套管針大多都是進(jìn)口，自主生產(chǎn)有注冊(cè)證件的廠家很少，還需在射頻套管針加工上面再進(jìn)行研究。
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