一種高阻隔生物基軟管及其製備方法
2023-09-20 07:55:55
一種高阻隔生物基軟管及其製備方法
【專利摘要】本發明適用於軟管制備【技術領域】，提供一種高阻隔生物基軟管及其製備方法。所述軟管的管壁從內至外由多層材料複合而成，包括至少一層生物基塑料層、至少一層阻隔層以及至少一層石油基塑料層。一方面，本發明用生物基塑料部分替代了傳統的石油基塑料，大幅度降低了對石油資源的依賴和生產成本；另一方面，通過設置阻隔層，保證了管內物體的化學性能。本發明提供的軟管採用多層複合技術製備，而且具有優異的阻隔性能，並可根據需要調整材料中的生物基塑料的含量，降低了對石化塑料的依賴，具有重要的環保意義。
【專利說明】一種高阻隔生物基軟管及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於軟管制備【技術領域】，尤其涉及一種高阻隔生物基軟管及其製備方法。【背景技術】
[0002]目前醫藥上用於包裝半流動性藥物的容器主要是單層塑軟管，優點是質輕，價廉，批量生產工藝簡單，這種單層塑軟管通常採用石油基塑料生產製備，一方面，由於石油資源有限、而且生產汙染嚴重，另一方面，石油基塑料在阻隔性、密封性等方面表現不足。特別是阻隔性所帶來的影響最為突出，由於傳統石油基塑料阻氧性能的劣勢，使得氧氣成為導致藥品變質的主要因素，造成藥品提前失效、變質，帶來嚴重後果。
【發明內容】
[0003]鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種高阻隔生物基軟管及其製備方法，旨在解決現有軟管的生產製備過度依賴於石油資源、環境汙染嚴重，而且阻隔密封性能不佳的技術問題。
[0004]一方面，所 述軟管的管壁從內至外由多層材料複合而成，包括至少一層生物基塑料層、至少一層阻隔層以及至少一層石油基塑料層。
[0005]進一步的，所述所述生物基塑料層為澱粉基塑料、PBAT (聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PHA(聚羥基脂肪酸酯)、PLA(聚乳酸)、PCL(聚己內酯)中的一種，或者為其中任意幾種的組合，包括二種或三種等等。
[0006]進一步的，所述澱粉基塑料中澱粉質量百分比為20~80%，玻璃化溫度在70~120°C，熔點在 130 ~210。。。
[0007]進一步的，所述阻隔層為EV0H(乙烯/乙烯醇共聚物)、PVDC(聚偏二氯乙烯)中的一種，或者為其中任意幾種的組合，包括二種或三種等等。
[0008]進一步的，所述阻隔層與其相鄰層之間設有一層粘接劑層。
[0009]進一步的，所述粘結劑層為EVA (乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EEA (乙烯-醋酸丙烯共聚物)、PE-g-MAH(馬來酸酐改性聚乙烯)、EAA(乙烯-丙烯酸共聚物)、EMMA(乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)、PP-g_MAH (馬來酸酐改性聚丙烯)、EMA (乙烯-甲基丙烯酸共聚物)中的一種，或者為其中任意幾種的組合，包括二種或三種等等。
[0010]進一步的，所述石油基塑料層為PP (聚丙烯)、HDPE (高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (線性低密度聚乙烯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PVC (聚氯乙烯)、PS (聚苯乙烯)、PA (聚醯胺)中的一種，或者為其中任意幾種的組合，包括~二種或二種等等。
[0011]進一步的，所述軟管的管壁總厚度為0.2~1.5mm，所述生物基塑料層佔管壁總厚度的20~80%。
[0012]進一步的，所述阻隔層厚度為5~60 μ m，所述粘合劑層的厚度為10~80 μ m。
[0013]另一方面，所述高阻隔生物基軟管的製備方法包括:[0014]根據軟管管壁層數選擇物料並按照配方計量備料；
[0015]將各種物料加入到對應的擠出機中；
[0016]熱熔物料經過多層模頭擠出後得到料管；
[0017]將所述料管冷卻後，切斷封尾得到高阻隔生物基軟管。
[0018]本發明的有益效果是:本發明提供了一種無毒、高阻溼、高阻氧的環保型生物基軟管，採用了多層共擠工藝，將阻隔材料、生物基塑料、石油基塑料、粘結劑等不同特性的物料在擠出過程中彼此複合在一起，複合過程不使用溶劑、不產生三廢物質，簡化了生產流程、減少設備投資，環保節能。本發明提供的高阻隔生物基軟管可以部分替代傳統石化塑料，大幅度降低了對石油資源的依賴和生產成本，而且產品兼有上述幾種不同材料的優良特性，在特性上進行互補，克服了現有技術的不足，具有較高的阻隔性能和力學性能，同時具有較好的耐溫性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明第一實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構圖；
[0020]圖2是本發明第二實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構圖；
[0021]圖3是本發明第三實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構圖；
[0022]圖4是本發明第四實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0024]本發明根據多層軟管的複合原理，在合理選擇多種高分子材料的基礎上，充分發揮各層材料的優點，製備出綜合性能及使用功能兼具的複合管。具體的，製備得的高阻隔生物基軟管至少包括至少一層生物基塑料層、至少一層阻隔層以及至少一層石油基塑料層。生物基塑料指以澱粉等天然物質為原料的塑料，它具有可再生性，因此十分環保。生物基塑料作為軟管管壁中的某一層或幾層，用於替代替傳統石油基塑料，並提高了產品的強度，可以大大減輕對石油的消耗和依賴。
[0025]另外，通過設置阻隔層，防止氧氣進入軟管內部，保證管內物品品質。優選的，所述阻隔層與其相鄰層之間還設有粘結劑層。如果阻隔層與其相鄰層的物質極性相似的情況下，也可以無需設置粘接劑層。由於極性相似不通過粘結劑粘結，阻隔層與其相鄰層也可以很好的貼合在一起，保證管體結構穩定。
[0026]本發明生產出的軟管一般用於包裝半流動性藥物以及一些食品、化妝品等。在具體設置軟管各層位置時，軟管管壁表層應該具有合格的外觀，且兼具保護功能；最內層最好為阻隔層，保證管內物品化學性能穩定，以及保證封口強度。
[0027]下面分別對上述軟管的物料選擇作說明。
[0028]所述生物基塑料層至少有一層，每層可以為澱粉基塑料、PBAT(聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯)、PBS (聚丁二酸丁二醇酯)、PHA (聚羥基脂肪酸酯)、PLA (聚乳酸)或PCL (聚己內酯)，包括但不限於此。其中所述澱粉基塑料中澱粉質量百分比為15?70%，玻璃化溫度在70~125°C，熔點在130~210°C。
[0029]所述阻隔層至少有一層，每層可以為EVOH (乙烯/乙烯醇共聚物)或PVDC (聚偏二氯乙烯)。目前，EVOH和PVDC是阻隔性能最優異的兩種樹脂材料，軟管選用這兩種材料，具有很好的阻氧性能。
[0030]所述石油基塑料層至少有一層，每層可以為PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE (低密度聚乙烯)、LLDPE (線性低密度聚乙烯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PVC (聚氯乙烯)、PS (聚苯乙烯)或PA (聚醯胺)。
[0031]當阻隔層與其相鄰層的物質性質相差較大時，為了使得各層之間粘結牢固，保證軟管的整體強度，優選的，所述阻隔層與其相鄰層之間還設有粘結劑層。如果阻隔層與其相鄰層的物質極性相似的情況下，也可以無需設置粘接劑層。具體的，所述粘結劑層為EVA (乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EEA(乙烯-醋酸丙烯共聚物)、PE-g-MAH(馬來酸酐改性聚乙烯)、EAA (乙烯-丙烯酸共聚物)、EMMA (乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)、PP_g_MAH (馬來酸酐改性聚丙烯)、EMA(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)中的一種或以上。
[0032]具體製備高阻隔生物基軟管時，根據所需製備的軟管管壁層數選好物料，並按照配方計量備料；然後將各種物料加入到對應的擠出機中進行熱熔，然後熱熔物料經過多層模頭擠出後得到料管；最後將所述料管冷卻收卷後，切斷封尾得到高阻隔生物基軟管。作為具體實例，最終製得的高阻隔生物基軟管的管壁總厚度為0.2~1.5mm，其中所述生物基塑料層佔總厚度的20~80%，所述阻隔層厚度為5~60 μ m，當包括粘合劑層時，所述粘合劑層的厚度為10~80 μ m。
[0033]由於軟管 的各層位置、厚度影響了產品的氣體阻隔性能、氧氣透過量等參數，下面通過幾種具體實施例來進行說明。
[0034]實施例一:
[0035]圖1示出了本發明第一實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構，如圖1所示，軟管有三層，分別為層11、12、13，其中層11為石油基塑料層LDPE，佔50%~55% (厚度百分比，下同)；層12是澱粉基塑料(武漢華麗環保科技有限公司生產，商品名為PSM)，佔40%~45% ;層13為阻隔層PVDC，佔2%~5%。軟管管壁總厚度為0.3~0.5_，可耐-2(TC ~12(TC。
[0036]經驗證，本實施例產品氣體阻隔性為:水蒸氣透過量≤10mg/24H.L，氧氣透過量^ 8cm3/m2.24H.0.1Mpa0
[0037]實施例二:
[0038]圖2示出了本發明第二實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構，如圖2所示，軟管有四層，分別為層21、22、23、24。其中層21為石油基塑料層LDPE，佔55%~60% ;層22是澱粉基塑料(武漢華麗環保科技有限公司生產，商品名為PSM)，佔35%~40% ;層23為粘接劑EVA，佔3%~8%;層24是阻隔層EV0H，佔2%~5%。軟管管壁總厚度為0.3~
0.7mm，可耐 O O ~85 O。
[0039]經驗證，本實施例產品氣體阻隔性為:水蒸氣透過量≤8mg/24H ? L，氧氣透過量^ 3cm3/m2.24H.0.1Mpa0
[0040]實施例三:
[0041]圖3示出了本發明第三實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構，如圖3所示，軟管有四層，分別為層31、32、33、34。其中層31為石油基塑料層LDPE，佔25%~30% ;層32是生物基塑料層PBS，佔65%~70% ;層33為粘接劑EAA，佔3%~8% ;層34是阻隔層EVOH,佔2%~5%。軟管管壁總厚度為0.3~0.7mm，可耐_20°C~120°C。
[0042]經驗證，本實施例產品氣體阻隔性為:水蒸氣透過量< 5mg/24H.L，氧氣透過量^ 3cm3/m2.24H.0.1Mpa0
[0043]實施例四:
[0044]圖4示出了本發明第四實施例提供的高阻隔生物基軟管的截面結構，如圖4所示，軟管有五層，分別為層41、42、43、44、45。層41為石油基塑料層HDPE，佔10%~15%;層42是生物基塑料層PBS，佔35%~40% ;層43為生物基塑料層PLA，佔45%~50% ;層44是粘接劑層EAA，佔3%~8%;層45為阻隔層EV0H，佔I %~3 %。軟管管壁總厚度為0.8~1.3mm，可耐-20°C~120°C。
[0045]經驗證，本實施例產品氣體阻隔性為:水蒸氣透過量< 3mg/24H.L，氧氣透過量^ 3cm3/m2.24H.0.1Mpa0
[0046]另外，本發明實施例還提供了一種高阻隔生物基複合膜的製備方法，包括:
[0047]步驟S1、根據軟管管壁層數選擇物料並按照配方計量備料；
[0048]步驟S2、將各種物料加入到對應的擠出機中； [0049]步驟S3、熱熔物料經過多層模頭擠出後得到料管；
[0050]步驟S4、將所述料管冷卻後，切斷封尾得到高阻隔生物基軟管。
[0051]首先根據軟管管壁層數以及每層的厚度、各層的物料選擇計算出各種物料所需的計量，然後將物料對應加入到擠出機中，在擠出機中物料熱熔，然後經過經過多層模頭拉伸吹漲後得到料管，最後將所述料管冷卻後，切斷封尾得到高阻隔生物基軟管。
[0052]綜上，本發明合理選擇軟管各層物料，根據多層軟管的複合原理，充分發揮各層材料的優點，製備出既環保又具有優良綜合性能及使用功能的軟管。一方面，軟管具有高阻隔性能，保證了管內物品的化學性能，另一方面，使用生物基塑料部分替代傳統石油基塑料，不僅降低了對石油的依賴，還提高了產品的力學性能。
[0053]最後所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述軟管的管壁從內至外由多層材料複合而成，包括至少一層生物基塑料層、至少一層阻隔層以及至少一層石油基塑料層。
2.如權利要求1所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述生物基塑料層為澱粉基塑料、聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基脂肪酸酯、聚乳酸、聚己內酯中的一種或者以上。
3.如權利要求2所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述澱粉基塑料中澱粉質量百分比為20?80%，玻璃化溫度在70?120°C，熔點在130?210°C。
4.如權利要求3所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述阻隔層為乙烯/乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯中的一種或以上。
5.如權利要求4所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述阻隔層與其相鄰層之間設有一層粘接劑層。
6.如權利要求5所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述粘結劑層為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸丙烯共聚物、馬來酸酐改性聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、馬來酸酐改性聚丙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一種或以上。
7.如權利要求6所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述石油基塑料層為聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醯胺中的一種或以上。
8.如權利要求7所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述軟管的管壁總厚度為0.2?1.5mm，所述生物基塑料層佔管壁總厚度的20?80%。
9.如權利要求8所述高阻隔生物基軟管，其特徵在於，所述阻隔層厚度為5?60μ m，所述粘合劑層的厚度為10?80 μ m。
10.一種高阻隔生物基軟管的製備方法，其特徵在於，所述方法包括: 根據軟管管壁層數選擇物料並按照配方計量備料； 將各種物料加入到對應的擠出機中； 熱熔物料經過多層模頭擠出後得到料管； 將所述料管冷卻後，切斷封尾得到高阻隔生物基軟管。
【文檔編號】B65D35/02GK103978755SQ201410192457
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】王繼鑫, 白娟, 李常飛, 王淑敏 申請人:武漢華麗生物材料有限公司