聚偏二氟乙烯PVDF经编疝修补片的力学性能研究

聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）经编疝修补片的力学性能研究林祥晨王莉王婧江未乔唐燕王颖初张佩华东华大学纺织学院（中国）用报道。摘要：无张力疝修补是当前治疗疝气的主要手术方式，研究和应用最多的手术用修补材料是聚丙烯（ＰＰ）补片。近期有研究表明，聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）是一种理想的替代ＰＰ的补片材料。采用ＰＶＤＦ单丝，选择三针开口经缎结构和热定型工艺，制备了ＰＶＤＦ疝修补片，测试了该补片的硬挺性、拉脱性、拉伸性、弹本文选用ＰＶＤＦ单丝，设计、制备了ＰＶＤＦ疝修补片，并选用优化的热定型工艺参数进行整理，再测试其相关力学Ｊ｜生能，研究结果为基５出。１性回复性及顶破性等力学性能，试验结果显示该补片具有良好的力学性能。ＰＶＤＦ疝修补片的开发提供了试验关键词：疝修补片，聚偏二氟乙烯，经编，力学性能疝气是指人体组织或器官一部分离开了原来的部位，通过人体间隙、缺损或薄弱部位进入另一部位。疝气根据发生的部位不同，可分为腹股沟疝、股疝、脐疝、切疝、半月线疝、闭孔疝、腰疝等ｕｏ，其中尤以腹股沟疝最为多见，属外科常见病，发病率约占人群的１％～非金属材料∞ｊ。目前，研究和应用较多的非金属材料是聚丙烯（ＰＰ）补片。ＰＰ能适应大部分的补片结ＰＶＤＦ单丝及其力学性能构，且被认为是化学稳定性最好的补片材料，但也存在一定的缺点，如弯曲刚度较大、补片较硬、有异物感、与周围组织黏连严重、不能直接接触腹腔、有一定的慢性排斥和慢性感染率ＨＪ。现有大量研究表明，新型生物材料聚偏二氟乙烯１．１ＰＶＤＦ单丝ＰＶＤＦ单丝由东华大学材料学院提供，单丝线密度３８．６ｔｅｘ，直径０．１７ｍｍ，单丝表观结构光滑（图ＰＶＤＦ单丝力学性能测试指标与方法拉伸性能１）。１．２１．２．１１．２．１．１５％。无张力疝修补术是外科手术中治疗疝气最常见的一种方式，临床手术中均采用疝气修补片，即利用高分子人工合成材料修补缺损，在不改变正常解剖结构和不造成张力的情况下加强腹股沟管壁，从而达到疝修补的目的。该方式具（ＰＶＤＦ）为惰性材料，是一种高结晶度的含氟聚合物，具备良好的机械性、耐热性、耐辐射性、耐老化性和化学稳定性＂Ｊ９１，用ＰＶＤＦ制备的补片具有较小的收缩性，更好的操作性和摩擦性，且与周围组织黏连性很小，可直接接触腹腔，从而提高了术后舒适度，减少了手术痛苦，是一种较理想的替代ＰＰ的补片材料¨。７Ｊ。目前，临床应用的疝修补片大多为ＰＰ材料产品，也少参９帚ＧＢ／Ｔ１４３４４－－２００８标准，有切口无张力、创伤小、解剖分离少、术后恢复快、操作简便、患者疼痛轻及住院时间短等诸多优点比ｊ。疝修补材料可分为不可吸收性材料和可吸收性材料两种。不可吸收性材料在修补材料中所占比例较大，其又可分为金属材料和有ＰＶＤＦ疝修补片产品的研究应图１ＰＶＤＦ单丝５０国际纺织导报２０１３年第５期万方数据采用ＹＧ０６１型电子单纱强力仪，测试试样的拉伸断裂强力和断裂伸长率，试验次数２０次，取其平均值。１．２．１．２表１ＰＶＤＦ单丝力学性能应力松弛与蠕变性能采用ＹＧ０６１型电子单纱强力仪。应力松弛试验参数为：定伸长５０ｌｎ／ｎ，松弛时间６００Ｓ，试样夹持隔ｍｍ／ｍｉｎ，距５００Ｉｎｎ，拉伸速度５００测试次数５次，取其平均值；蠕变试验参数为：定负荷６４６ｃＮ，蠕变时间６００Ｓ，试样夹持隔距５００５次，取其平均值。１．２．２测试结果ＰＶＤＦ单丝力学性能测试结果归纳于表１。２ｍｉｌｌ，一种单梳经编组织。目前，国内无张力疝修补网市场中占有率最高的是Ｂａｒｄ平片和Ｂａｒｄ网塞，它们均采取三针开口经缎组织编织‘８］５２。一三针开口经缎组织具备稳定性好、不易变形等优点。当存在进行编织，试样结构为三针开口经缎组织。热定型工艺是将织物在张力下保持一定的尺寸或形态，并置于高温环境中热处理一段时间后，迅速冷却降温，使改变了的纤维微结构固定下来，在宏观上赋予织物相对稳定的尺寸和形态［１２｜。拉伸速度５００ｍｍ／ｍｉｎ，测试次数个别线圈断裂时，织物在横向拉伸ＰＶＤＦ疝修补片的设计与制备下虽会沿纵行在逆编织方向脱散，但不会像经平组织那样分成两片，这就保证了织物的连续性¨且２，且这种结构的补片具有一定的柔韧ＰＶＤＦ聚合物的熔点为１８０℃，热分解温度为３５０℃，长期使用温度为一４０—１５０℃Ｌ５Ｊ９１。本课题曾选用Ｒ－３型自动定型烘干机，对编织后的ＰＶＤＦ疝修补片进行了热定型工艺参数优选试验ｕ３｜，故本文直接采用优选工艺参数（定型温度１４０℃，定型时间１０ｍｉｎ）进行热定型处理。图３为所制备的ＰＶＤＦ疝修补片，其基本结构参数如表２所不ｏ３２．１ＰＶＤＦ疝修补片的结构选择本课题设计ＰＶＤＦ疝修补片结构时优选单梳三针开口经缎组织，该结构具有以下优点：性和轮廓适应性。一根据临床使用经验，补片网孔大于１０“ｍ时，中性白细胞能自一三针开口经缎组织（图２）结构简单，是临床应用较为普遍的由通过并吞噬容易造成感染的细菌，故具有较好的抗感染能力∽。０。。同时，较粗糙、凹凸感明显的表面结构便于人体组织攀附生长，有利于伤口愈合。而采用三针开口经缎组织编织的织物在下机后，一个完全组织内的两个开口线圈会向中间收缩，导致织物横向出现一隔一的凹凸“横楞”表面结构。开口线圈相对闭口线圈增加了织物表面的粗糙度，便于新生细胞的攀附生长ｕ１｜。２．２ＰＶＤＦ疝修补片的力学性能３．１测试指标与方法３．１．１硬挺性参照ＧＢ／Ｔ１８３１８—２００１标准，剪取２５０ｍｍ×２５ＰＶＤＦ疝修补片的制备ｍｍ的试样，ＰＶＤＦ单丝整经后，在机号为图２三针开口经缎组织的垫纱运动图纵、横向各３块。采用ＬＬＹ一０１型电子硬挺仪测试试样纵向与横向５１Ｅ１６的舌针经编机上采用单梳栉国际纺织导报２０１３年第５期万方数据５块。采用ＨＤ０２６Ｎ＋型电子织物强力仪测试试样的顶破强力，取其平均值。测试参数为：夹布圆环内径２．５ｅｍ，弹子直径２ｃｍ，试验机升降速度１００ｍｍ／ｍｉｎ，试样隔距４５０ｍｍ，试样直径６ｃｍ，测试次数５次。试样的顶破强力越大，表明其抗顶破性越好。３．２测试结果表３为ＰＶＤＦ疝修补片的力学图３ＰＶＤＦ疝修补片性能测试结果。由表３可知：一ＰＶＤＦ疝修补片纵向断裂强图４试样抗脱散性试验示意图的弯曲长度，按照公式（１）计算单位宽度的抗弯刚度（Ｇ）：Ｇ＝ｍＣ３×１０。２力远大于横向断裂强力，表明纵向的拉伸性能优于横向，这与ＰＶＤＦ疝修补片纵密大于横密有关。根据断裂强力估算公式（２）可知，密度越高，断裂强度越大。一ＰＶＤＦ疝修补片的纵向比横向更硬挺，同时纵向弹性回复性能也较横向好，这亦与纵密大于横密有密切的关系。因此，在裁剪该类疝修补片及手术放置等应用时，如有可能应尽量沿纵向方向放置，以充分利用其纵向较大的拉伸承受力。４式中：卜单位宽度的抗弯刚度，ｍＮ・ｃｍ；（１）纵、横向各５块。采用ＹＧ（Ｂ）０２６Ｈ－５００型电子织物强力机测试试样纵向与横向的断裂强力，取其平均值。试样的断裂强力越大，表明其拉伸性越好，反之，织物的拉伸性越差。３．１．４弹性回复性ｍ——试样的面密度，ｇ／ｍ２；ｃ－试样平均弯曲长度，ｃｍＯＧ值越大，则ＰＶＤＦ疝修补片越硬挺，反之则越柔软。３．１．２脱散性剪取５０ｉｎｌｎ参照ＦＺ／Ｔ７０００６－－２００４标准，剪取１００ｍｍ×５０ｍｍ的试样，ｘ５０ｌｎＩｎ的试样，纵、横向各３块。采用ＹＧ（Ｂ）０２６Ｈ－５００型电子织物强力机测试试样纵向与横向的拉伸弹性回复率，取其平均值。试样的拉伸弹性回复率越大，表明其弹性回复性越好。纵、横向各５块。采用ＹＧ（Ｂ）０２６Ｈ－５００型电子织物强力机测试试样纵向与横向的拉脱强力，取其平均值。设定仪器参数：试样夹取隔距１１３０ｍｍ，拉伸速度１００ｍｍ／ｍｉｎ。结论应用ＰＶＤＦ单丝编织三针开口试验前，将一根具有较高强力的ＰＶＤＦ手术缝合线从距离试样边缘约４ｍｍ处穿过，然后将缝合线夹持在强力仪的上夹头处，试样另一端自然垂直夹持于下夹头中（图４）。拉脱强力值越大，表示试样的抗脱散性越好，反之则抗脱散性越差。３．１．３拉伸性３．１．５顶破性参９累ＧＢ／Ｔ１９９７６－－２００５标准，剪取直径为６０ｍｍ的试样表３经缎组织织物，经合适的定型温度（１４０℃）和定型时间（１０ｍｉｎ）制备ＰＶＤＦ疝修补片的力学性能参照ＧＢ／Ｔ３９２３．１—１９９７标准，剪取２００５２ｍｍ×５０ｍｍ的试样，织物纵（横）向断裂强力：丛ｇ惑擅坠坐丝壁班麴重堕生２业氢墼堡塑虫塑堡也型鼬（２）国际纺织导报２０１３年第５期万方数据ＰＶＤＦ疝ｔ彦￥１－片，所得ＰＶＤＦ疝修补片具有一定的拉伸断裂强力、拉脱强力、弹性及韧性，且疝修补片的纵向力学性能优于横向。［６］［５］片的ＰＶＤＦ涂层聚酯单丝的制备［Ｊ］．合成纤维，２００９，３８（１０）：１９－２２．李宽，肖峰，祁海燕．聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）的生产和应用［Ｊ］．内蒙古石油化工，２００２，２７（３）．ＫＬＩＮＧＥＵ，ＫＬＯＳＴＥＲＨＡＬＦＥＮａｓ［９］李基业．疝修补材料类型及有关并发症［Ｊ］．临床外科杂志，２００６，１４（１１）：６８７—６８９．［１０］欧平．腹股沟疝无张力修补术的应用［Ｊ］．中国实用医药，２００７，２（１２）：６１－６２．Ｂ，ａ［１１］邢智凯．聚丙烯单丝经编（疝）修补网片的工艺探讨及后整理性能研究［Ｄ］．上海：东华大学，２０１０：２０－２２．［１２］曾林泉．纺织品热定型整理原理及实践［Ｊ］．染整技术，２０１１，３３（１２）：】－６．参考文献ＯＴＹＩＮＧＥＲＡＰ，ｅｔａ１．ＰＶＤＦｐｏｌｙｍｅｒｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｎｅｗｓｕｒｇｉｃａｌ１１Ｊ＿二．梁兴国，董怀启，杨其，等．现代腹外疝外科学［Ｍ］．北京：中国古籍出版社，２００１：２７７．ｍｅｓｈｅｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００２，２３：３４８７－３４９３．［７］ＣＯＮＺＥＪ，ＪＵＮＧＥＫ，ＷＥＩＢＣ，ｅｔａ１．［１３］ＴＡＮＧｒａｎ，ＺＨＡＮＧＰｅｉｈｕａ，ＷＡＮＧｆｉｎａｌｉｚａｔｉｏｎ２１Ｊ心赵树鹏，齐凤杰．生物补片在无张力疝修补中的应用［Ｊ］．中国组织工程研究与临床康复，２００９，１３（４７）：９３４１－９３４４．ＮｅｗＰｏｌｙｍｅｒｆｏｒＩｎｔｒａ—－ａｂｄｏｍｉｎａｌｍｅｓｈｅｓ—ＰＶＤＦＹｉｎｇｃｈｕ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｒｍａｌｃｏｐｏｌｙｍｅｒ［Ｊ／ＯＬ］．ＷｉｌｅｙＩｎｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅｈｅｒ－ｎｉａＳｃｉｅｎｃｅ，２００８．［２０１３－０１－０６］．ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｅｅ．ｗｉｌｅｙ．ｃｏｒｎ．ｍｅｓｈ［ｃ］／／ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．３１Ｊ口牛桂芬．生物材料在腹股沟疝修补中的应用［Ｊ］．中国组织工程研究与Ｉ临床康复，２００８，１２（４９）：９７４３－９７４６．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ２０１２ｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＦｏｒｕｍ［８］邢智凯，王文祖．聚丙烯单丝经编医用修补网片的后整理研究［Ｊ］．针织工业，２０１０（１）．ＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＴｅｘｔｉｌｅＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈａｎｇ－ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，２０１２：ｈａｉ：Ｄｏｎｇｈｕａ１９６．１９９．４１ＪＭ王劫，杨庆ｈ，郯志清，等．用于疝气补ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｅｒｎｉａｒｅｐａｉｒｍｅｓｈｋｎｉｔｔｅｄｗｉｔｈｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔＬｉｎＹｉｃｈｅｎ，ＷａｎｇＬｉ，Ｗａｎｇｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇＷｅｉｑｉａｏ，ＴａｎｇＹａｈ，ＷａｎｇＹｉｎｇｃｈｕ，ＺｈａｎｇＰｅｉｈｕａＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｅｘｔｉｌｅｓ，ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ／ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｎｓｉｏｎ—ｆｒｅｅｈｅｒｎｉａｒｅｐａｉｒｉｓａｐｒｉｍａｒｙｍｅｔｈｏｄｉｎｓｕｒｇｅｒｙ．Ｃｕｒｒｅｎｔｈｅｒｎｉａｒｅｐａｉｒｍｅｓｈｍａｄｅｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）ｗａｓｕｓｅｄｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄａｓａｎｉｎｍｏｓｔｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｉｅｓ，ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ（ＰＶＤＦ）ｗａｓｉｄｅａｌｈｅｒｎｉａｍｅｓｈｍａｔｅｒｉａｌｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｉｎｓｔｅａｄｏｆＰＰ．Ｂｏｔｈｔｈｅｔｈｒｅｅ—ｎｅｅｄｌｅｏｐｅｎｗｅｒｅａｔｌａｓｓｔｉｔｃｈａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｈｅａｔ－ｓｅｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｐｒｅｐａｒｅｔｈｅｈｅｒｎｉａｒｅｐａｉｒｍｅｓｈｅｓｗｉｔｈａｓＰＶＤＦｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｍｅｓｈｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄｓｕｃｈｂｅｎｄｉｎｇｒｉｇｉｄｉｔｙ，ｌａｄｄｅｒｉｎｇＳＯａｆｔｅｒｄｒａｗｉｎｇ，ｂｒｅａｋｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｅｌａｓｔｉｃｒｅｃｏｖｅｒｙｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｂｕｒｓｔｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｏｎ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆＰＶＤＦｈｅｒｎｉａｒｅｐａｉｒｍｅｓｈｈａｄｂｅｔｔｅｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅｒｎｉａｒｅｐａｉｒｍｅｓｈ，ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ（ＰＶＤＦ），ｗａｒｐ—ｋｎｉｔ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ５４国际纺织导报２０１３年第５期万方数据