摘要：為提升骨科臨床所用的膠乳發(fā)泡海綿材料的性能，本文選用天然膠乳（NRL）和反式-1，4-聚異戊二烯橡膠（TPI）制備了一種性能更為優(yōu)異的TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料，并對該材料進行了性能測試，同時結(jié)合骨科術(shù)后患者的體位擺放，探究所制備的海綿材料的應(yīng)用可行性。結(jié)果表明，隨著TPI添加量的增加，TPI/NRL膠乳的黏度也會隨之增大；TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)隨著TPI添加量的增加而減小，表觀密度則相反；TPI的加入會顯著增大NRL發(fā)泡海綿材料的抗拉強度、壓縮剛度、壓縮模量和壓陷硬度，并減小斷裂伸長率和回彈性；選用適宜TPI含量的TPI/NRL發(fā)泡海綿材料承托性較好，在使用過程中不會產(chǎn)生大幅度的凹陷而影響對人體的反作用力，在臨床使用時的舒適程度顯著優(yōu)于傳統(tǒng)體位墊材料。

關(guān)鍵詞：骨科；乳膠發(fā)泡材料；天然膠乳；反式-1，4-聚異戊二烯橡膠；體位擺放

中圖分類號：TQ331.2文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）04-0107-04

Characteristic analysis of natural rubber latexfor orthopedic clinical and its application in patient position

NIU Xuehong1，2，LIN Mengfei1，ZHANG Cengceng1

（1.Fuyang Fifth People’s Hospital，F(xiàn)uyang 236000，Anhui China；

2.Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200030，China）

Abstract：In order to improve the performance of latex foam sponge materials used in orthopedic clinical practice，this paper prepared a TPI/NRL composite latex foam sponge material with better performance by using natural latex（NRL）and trans-1，4-polyisoprene rubber（TPI）.Performance tests were conducted on the prepared sponge materi?al，and the feasibility of its application was explored based on the position of postoperative orthopedic patients.Theresults showed that as the amount of TPI added increased，the viscosity of TPI/NRL latex also increased；The foam?ing ratio of TPI/NRL foam sponge material decreases with the increase of TPI addition，while the apparent density isthe opposite；The addition of TPI will significantly increase the tensile strength，compressive stiffness，compressive modulus，and indentation hardness of NRL foam sponge material，and reduce its elongation at break，and its resil?ience will also deteriorate；The TPI/NRL foam sponge material with suitable TPI content has good support perfor?mance and will not produce significant indentations during use，which will affect the reaction force on the human body.The comfort level during clinical use is significantly better than traditional position cushion materials.

Key words：orthopedics；latex foam sponge material；natural latex；trans-1，4-polyisoprene rubber；positioning

海綿是一種吸水性優(yōu)異的多孔彈性材料，其性能優(yōu)異，應(yīng)用范圍十分廣闊，在骨科手術(shù)中所使用的假肢、填充物、墊材、敷料也可由海綿制成[1-3]。乳膠發(fā)泡海綿材料是海綿的一種，具有高彈、低比重，以及耐震、耐壓縮、承載好、舒適耐久等優(yōu)點，是一種極具發(fā)展前景的海綿材料[4-5]。目前所使用的乳膠發(fā)泡海綿材料的主要原料是天然膠乳（NRL），NRL是橡膠粒子在中性介質(zhì)中的乳狀水分散體，屬于橡膠類的熱塑性合成樹脂[6-7]。以NRL為原料制成的乳膠發(fā)泡海綿材料應(yīng)用范圍十分廣闊，但隨著社會的發(fā)展，現(xiàn)有的NRL發(fā)泡海綿材料的性能已無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求[8]。反式-1，4-聚異戊二烯橡膠（TPI）是一種能抗臭氧的淡黃色的聚合物，其聚合鏈規(guī)整且等同周期短，結(jié)晶度較高，是一種熔點達600℃的熱塑性塑料[9]。此外，TPI在酸性、堿性環(huán)境以及脂肪酸和酮類中穩(wěn)定性好，TPI制品還具有高的抗屈撓強度和優(yōu)異的可加工性、絕緣性、耐水性、成膜性等，是醫(yī)用行業(yè)的理想材料，可用于制備夾板、假肢、繃帶等[10-12]。為進一步提升NRL發(fā)泡海綿材料的性能，本文選用NRL和TPI[13]，通過共混法制備了一種性能更為優(yōu)異的TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料[14]，并對所制備的海綿材料進行了一系列的性能測試，同時結(jié)合骨科術(shù)后患者的體位擺放，探究所制備的海綿材料的應(yīng)用可行性。

1試驗部分

1.1材料與設(shè)備

主要材料：天然膠乳（NRL，固含量X=50%，工業(yè)級）；反式-1，4-聚異戊二烯橡膠顆粒（TPI，99%）；聚乙烯醇（PVA，分析純）；十二烷基苯磺酸鈉（SDBS，95%）；二氯甲烷（CH2Cl2，98%）；10%氫氧化鉀（KOH，分析純）；20%氫氧化鉀（KOH，工業(yè)級）；氧化鋅（ZnO，95%）；硫磺（S，99%）；促進劑ZDC（工業(yè)級）；酪蛋白（食品級）；硼砂（Na2B4O7× 10H2O，分析純）；擴散劑NF（99%）；防老劑4010NA（99%）；硫酸銨（（NH4）2SO4，98%）；氟硅化鈉（Na2SiF6，分析純）。

主要設(shè)備：CREE-6015E型開煉機；WRL-120型高剪切乳化機；LPB-6L型柜式行星式球磨機；101-A0型電熱恒溫鼓風干燥機；NDJ-5S型數(shù)字旋轉(zhuǎn)黏度計；CGL-T30型高速臺式冷凍離心機；SHK-A102型萬能材料試驗機；Mastersizer 3000型激光粒度儀；TSKL-HM2000型海綿壓陷硬度試驗機；TST-C1002型落球回彈試驗機。

1.2制備及試驗方法

1.2.1反式-1，4-聚異戊二烯膠乳的制備

取適量反式-1，4-聚異戊二烯橡膠顆粒（TPI），溶解于二氯甲烷溶液中，TPI含量為二氯甲烷溶液的5%。將PVA和SDBS溶于去離子水中配制復合乳化劑，其中二者含量分別為去離子水的1%、0.8%，并加入至上述配制好的溶液中，利用乳化機乳化后脫除二氯甲烷，再使用離心機多次離心，得到適宜濃度的TPI膠乳[15]。

1.2.2 TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料的制備

（1）輔助劑的制備。首先取酪蛋白、25%氨水、硼砂以干比分別為10、0.8、1.5的配比與適量去離子水在60℃下配制成10%酪素溶液，后續(xù)使用所配10%酪素溶液輔以10%KOH溶液、擴散劑NF和去離子水，制備40%硫磺分散體溶液、50%促進劑分散體溶液以及40%氧化鋅分散體溶液，具體參數(shù)見表1，3種分散體溶液制備時球磨時長分別為12、8、8 h；

（2）NRL和TPI膠乳發(fā)泡海綿材料的制備。NRL膠乳發(fā)泡海綿材料的制備：取NRL置于干凈的燒杯中，并加入少量10%KOH溶液，以及適量40%硫磺分散體溶液、促進劑ZDC、50%促進劑分散體溶液和防老劑4010NA，攪拌均勻后避光靜置1 d。隨后，向得到的NRL膠乳中添加20%KOH溶液和硫酸銨，并立即起泡至膠乳不再成倍發(fā)泡。隨后降低起泡速度，并加入40%氧化鋅分散體溶液，繼續(xù)攪拌60 s左右，再加入20%氟硅化鈉溶液，隨后注入模具，并立即放入提前預熱好的鼓風干燥箱，在100℃下干燥1 h。干燥結(jié)束后取出脫模，并在60℃下烘干得到天然膠乳發(fā)泡海綿材料[16-18]；

TPI膠乳發(fā)泡海綿材料的制備：在進行反式-1，4-聚異戊二烯發(fā)泡海綿材料的制備時，不向膠乳中添加10%氫氧化鉀，并將NRL換為TPI膠乳，其他原料成分含量與步驟相似，2種發(fā)泡海綿材料的制備參數(shù)：NRL或TPI干比為100；10%氫氧化鉀干比為0.2；40%硫磺分散體溶液干比為2；促進劑ZDC干比為1；50%促進劑分散體溶液干比為0.5；防老劑干比為1；20%氫氧化鉀干比為1.5；硫酸銨干比為2；40%氧化鋅分散體溶液干比為2；20%氟硅化鈉為0.5；

（3）TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料的制備。TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料的制備備與天然膠乳發(fā)泡海面材料的制備完全相同，其中所用膠乳總干比為TPI和NRL的混合膠乳，同時通過控制TPI干比為10、20、30、40，制備不同TPI含量的TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料。

1.2.3性能測試

（1）膠乳黏度測試。使用旋轉(zhuǎn)黏度計測量各膠乳試樣的黏度并記錄[19]，每份試樣測量3次；

（2）發(fā)泡倍數(shù)測試。計算各發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)。

（3）表觀密度測試。分別計算各海綿試樣的體積V，并測量各試樣的質(zhì)量M，在測量時每個試樣多次測量取平均值，同時計算各試樣的表觀密度ρ。

（4）力學性能測試。使用萬能試驗拉力機，以550 mm/min的拉伸速率測量所制備膠乳發(fā)泡海綿材料的抗拉強度和斷裂伸長率，同時分別使用海綿壓陷硬度試驗機和落球回彈試驗機測試各海綿試樣的壓陷硬度和回彈性。

2結(jié)果與分析

2.1黏度分析

不同含量的乳膠測試黏度結(jié)果，如圖1所示。

從圖1不同TPI含量TPI/NRL膠乳的黏度可知，TPI的黏度顯著大于NRL的黏度，并且隨著TPI的加入，NRL的黏度也會隨之增大。

2.2發(fā)泡倍數(shù)分析

不同含量發(fā)泡材料發(fā)泡倍數(shù)結(jié)果，如圖2所示。

圖2是不同TPI含量下TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)，從圖中可以看出，TPI的發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)顯著低于NRL發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)，并且以TPI和NRL混合膠乳為原料制備的TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)也顯著低于NRL發(fā)泡海綿材料。

2.3力學性能分析

2.3.1壓縮強度分析

不同含量的發(fā)泡材料壓縮強度及力學性能，如圖3所示。

由圖3不同TPI含量TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的壓縮性能可知，TPI發(fā)泡海綿材料的壓縮剛度顯著大于NRL發(fā)泡海綿材料，壓縮模量也更大。當TPI與NRL共混制備TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料時，TPI/NRL復合膠乳發(fā)泡海綿材料的壓縮剛度和壓縮模量介于TPI與NRL之間，這是因為TPI膠乳分子會析出微晶相，而析出的微晶相能填補大分子鏈之間的縫隙，從而提高其抗壓強度，使得TPI添加后NRL的壓縮剛度和壓縮模量增大。

2.3.2回彈性分析

不同含量的發(fā)泡材料回彈性，如圖4所示。

由圖4不同TPI含量TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的回彈性可知，TPI發(fā)泡海綿材料的回彈性顯著低于NRL的回彈性，且顯著低于國家對于發(fā)泡海綿材料回彈性要求的42%。隨著TPI的加入，NRL的回彈性也隨之變差，當TPI與NRL的干比為4∶6時，所制備的TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的回彈性低于42%，不滿足使用要求。

3臨床應(yīng)用效果

3.1應(yīng)用對象和方法

（1）應(yīng)用對象。選取80名進行俯臥位脊柱外科的患者，其中男患者52人，女患者38人，平均年齡64.5歲，所選80名患者均無嚴重的心臟、肝臟、肺、皮膚疾病等，且具有清晰的認知和完整的表達能力；

（2）研究方法。將80名患者平均分為2組，每組40人，一組為使用TPI/NRL（TPI∶NRL=2∶8）發(fā)泡海綿體位墊的實驗組，另一組為使用傳統(tǒng)體位墊的對照組[20]，兩組患者采用相同的安置方法。

3.2體位擺放應(yīng)用評價

2組患者術(shù)中移位次數(shù)，以及患者支撐點皮膚壓痕、紅斑、破損等。

（1）移位次數(shù)分析。由圖5 2組患者術(shù)中移位次數(shù)可知，使用TPI/NRL發(fā)泡海綿體位墊的實驗組在術(shù)中的移位次數(shù)顯著低于使用傳統(tǒng)體位墊的對照組。這是因為TPI/NRL發(fā)泡海綿體位墊的力學性能更好，在使用過程中具有更為優(yōu)異的承托性，于臨床使用時能有效減少在手術(shù)過程中的移位次數(shù)；

（2）支撐點皮膚狀態(tài)分析。由圖6 2組患者支撐點皮膚的不良反應(yīng)發(fā)生率可知，與使用傳統(tǒng)體位墊的對照組相比，使用TPI/NRL發(fā)泡海綿體位墊的實驗組在結(jié)束手術(shù)后，支撐點皮膚的壓痕、紅斑、破損的不良反應(yīng)發(fā)生率更低，這說明TPI/NRL發(fā)泡海綿體位墊在使用過程中具有更高的舒適度。

4結(jié)語

（1）隨著TPI添加量的增加，TPI/NRL膠乳的黏度也會隨之增大；

（2）隨著TPI添加量的增加TPI/NRL發(fā)泡海綿材料的發(fā)泡倍數(shù)也增加，表觀密度則相反；

（3）TPI的加入會顯著增大NRL發(fā)泡海綿材料的抗拉強度、壓縮剛度、壓縮模量和壓陷硬度，并減小其斷裂伸長率，其回彈性也會變差；

（4）選用適宜TPI含量的TPI/NRL發(fā)泡海綿材料承托性較好，在使用過程中不會產(chǎn)生大幅度的凹陷而影響對人體的反作用力，在臨床使用時的舒適程度顯著優(yōu)于傳統(tǒng)體位墊材料。

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（責任編輯：張玉平）