一种医用包装材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种医用包装材料及其制备方法和应用。

背景技术

西林瓶常用的制备原料是中硼硅玻璃，存在密度大、质地脆、运输及储存成本高、易碎等缺点。

环烯烃共聚物(COC)具有环状烯烃结构的非晶性透明聚合物，具有高透明、低双折射率、低吸水、高刚性、高耐热、水蒸汽气密性好、符合FDA标准等特点。

CN112451797A公开了一种高分子预灌封注射器，其公开的高分子预灌封注射器，注射器针管材料采用环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物改性材料或环烯烃聚合物改性材料中的至少一种，注射器密封活塞材料采用热塑性弹性体(TPE)。其公开的环烯烃共聚物类高分子材料及其改性材料为原料制备注射器针管，可使其具有高透明性、高耐热性、水蒸气气密性好、高刚性/高强度、高生物安全性、高医药相容性等优点，可替代传统的玻璃材质产品。注射器密封活塞材料采用热塑性弹性体，以及硅胶硫化剂为助剂，能够提高密封材料的压缩永久变形、耐热性和阻隔性能，装备满足高分子预灌封注射器药物密封保质的要求。但是其结构及加工成型后产品的性能不确定。

CN106433001A公开了一种环烯烃共聚物改性聚烯烃复合阻水软包装材料及其制备方法和应用，属于薄膜技术领域。其公开的环烯烃共聚物改性聚烯烃复合阻水软包装材料包括按照质量百分比计的如下组分：环烯烃共聚物40-55％、聚乙烯35-45％、改性聚丙烯2-15％、乙烯-辛烯共聚物2-8％，各组分之和总计为100％。其公开的环烯烃共聚物、聚乙烯和改性聚丙烯的共混使用，可以有效提高制得的软包装材料的物理性能和阻水性能，而使用乙烯-辛烯共聚物则可以提高环烯烃共聚物、聚乙烯和改性聚丙烯的相容性，从而提高材料的加工稳定性，同时，其公开的软包装材料具有优异的耐撕裂性能，不易碎裂。

目前，如何开发更多种易于加工成型且性能优异的医用包装材料至关重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种医用包装材料及其制备方法和应用，所述医用包装材料的光学性能、阻水性能、力学性能及加工性能佳，可应用于包装材料西林瓶或预灌封注射器中。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数包括如下组分：

本发明所述医用包装材料，采用环烯烃共聚物作为医用包装材料主料，其优点是具有高透明性、高耐热性、低吸水性、水蒸气气密性好、高机械强度，是替代中硼硅玻璃的理想材料。在加工成型过程中需添加抗氧剂、成核剂及光稳定剂改善加工性能。抗氧剂用于延缓或抑制环烯烃共聚物在加工成型时的氧化过程，延长其使用寿命。成核剂用于改善环烯烃共聚物的结晶性，提高产品的透明度、表面光泽性、抗冲击韧性及热变形温度。光稳定剂用于改善环烯烃聚合物的光老化性，延长产品的使用寿命。

所述环烯烃共聚物的重量份数100份。

所述抗氧剂的重量份数0.05-0.50份，例如0.10份、0.15份、0.20份、0.25 份、0.30份、0.35份、0.40份、0.45份等。

所述成核剂的重量份数0.01-0.50份，例如0.10份、0.15份、0.20份、0.25 份、0.30份、0.35份、0.40份、0.45份等。

所述光稳定剂的重量份数0.005-0.50份，例如0.01份、0.02份、0.05份、 0.10份、0.15份、0.20份、0.25份、0.30份、0.35份、0.40份、0.45份等。

优选地，所述环烯烃共聚物是由环烯烃化合物与乙烯在茂金属催化剂作用下进行共聚反应得到的高分子聚合物。

优选地，所述环烯烃共聚物包括式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示结构化合物中的任意一种或至少两种的组合：

其中，R

x/(x+y)为0.60-0.90(例如0.65、0.70、0.80、0.85等)，y/(x+y)为0.10-0.40 (例如0.15、0.20、0.25、0.30、0.35等)。

本发明所述“C1-C10烷基”指的是主链碳原子个数为1-10的烷基，例如甲基、乙基、丙基等，C1-C10可以为C2、C4、C6、C8等。

本发明提供的环烯烃共聚物本领域技术人员可以通过商购或者依照现有技术合成得到，所述现有技术示例性地可以是A Tailor-Made Metallocene for theCopolymerization of Ethene with Bulky Cycloalkenes，Angew.Chem.Int.Engl. 1995,34,No.20中公开的方法。

优选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂；

所述主抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1790中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：抗氧剂1010和抗氧剂 1076的组合，抗氧剂1076和抗氧剂1790的组合，抗氧剂1010、抗氧剂1076 和抗氧剂1790的组合等；

所述辅助抗氧剂包括抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂DSTP或抗氧剂DLTP 中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：抗氧剂168 和抗氧剂626的组合，抗氧剂626、抗氧剂DSTP和抗氧剂DLTP的组合，抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂DSTP和抗氧剂DLTP的组合等。

所述主抗氧剂结构式如下：

所述辅助抗氧剂结构式如下：

优选地，所述主抗氧剂在抗氧剂中的质量百分数为60％-90％，例如65％、 70％、75％、80％、85％等。

优选地，所述辅助抗氧剂在抗氧剂中的质量百分数为10％-40％，例如15％、20％、25％、30％、35％等。

优选地，所述成核剂包括1,3,5-三叔丁酰胺基苯和/或均苯三甲酸三叔丁酰胺。

优选地，所述光稳定剂包括UV-326、UV-327、UV-328、UV-622、UV-770 或UV-944中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括： UV-326和UV-327的组合，UV-328、UV-622和UV-770的组合，UV-328、UV-622、 UV-770和UV-944的组合等。

第二方面，本发明提供一种第一方面所述的医用包装材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂混合均匀后依次进行熔融、挤出、冷却、切粒和注塑，得到所述医用包装材料。

优选地，所述环烯烃共聚物的干燥温度为100-110℃，例如102℃、104℃、 106℃、108℃等。

优选地，所述干燥的时间为2-12h，例如4h、6h、8h、10h等。

优选地，所述混合的温度为230-260℃，例如235℃、240℃、245℃、250℃、 255℃等。

优选地，所述熔融的温度为250-280℃，例如255℃、260℃、265℃、270℃、 275℃等。

优选地，所述挤出在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的挤出温度为260-300℃(例如270℃、280℃、290℃等)，螺杆转速为250-350rpm(例如 260rpm、280rpm、300rpm、320rpm、340rpm等)。

优选地，所述注塑的在注塑机中进行，所述注塑机的料筒温度为260-300℃ (例如270℃、280℃、290℃等)，模具温度90-130℃(例如100℃、110℃、120℃等)；

所述注塑分三段注射，第一段注射速度25-50cm

本发明所述医用包装材料可加工性强，易于注射成型。

作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、将环烯烃共聚物在100-110℃下干燥2-12h；

步骤2、将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂在230-260℃下混合，然后在250-280℃下熔融，最后在挤出温度为260-300℃和螺杆转速为 250-350rpm的条件下挤出；

步骤3、将挤出后的原料冷却和切粒后，在料筒温度为260-300℃和模具温度90-130℃的条件下分三段注射，第一段注射速度25-50cm

第三方面，本发明提供一种第一方面所述的医用包装材料，或，第二方面所述的方法制备的医用包装材料在西林瓶或预灌封注射器中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明所述医用包装材料的透光率≥91％，折光率在1.5340-1.5455之间，玻璃化转变温度在130-170℃之间，热变形温度在120-160℃之间，水蒸气透湿度≤0.2g/m

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为230℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为250℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度270℃，螺杆转速250rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A1；

将上述的粒子A1通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为260℃，模具温度90℃，分三段进行注射，第一段注射速度25cm

实施例2

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为240℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为260℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度270℃，螺杆转速300rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A2；

将上述的粒子A2通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为280℃，模具温度100℃，分三段进行注射，第一段注射速度30cm

实施例3

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为250℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为270℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度300℃，螺杆转速350rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A3；

将上述的粒子A3通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为300℃，模具温度100℃，分三段进行注射，第一段注射速度50cm

实施例4

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为250℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为270℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度280℃，螺杆转速300rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A4；

将上述的粒子A4通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为280℃，模具温度110℃，分三段进行注射，第一段注射速度40cm

实施例5

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为240℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为250℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度260℃，螺杆转速300rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A5；

将上述的粒子A5通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为260℃，模具温度120℃，分三段进行注射，第一段注射速度35m

实施例6

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为250℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为260℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度280℃，螺杆转速300rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A6；

将上述的粒子A6通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为280℃，模具温度120℃，分三段进行注射，第一段注射速度25m

实施例7

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为260℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为280℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度300℃，螺杆转速250rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A7；

将上述的粒子A7通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为300℃，模具温度130℃，分三段进行注射，第一段注射速度25cm

实施例8

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为250℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为270℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度280℃，螺杆转速250rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A8；

将上述的粒子A8通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为280℃，模具温度120℃，分三段进行注射，第一段注射速度35cm

实施例9

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为230℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为250℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度270℃，螺杆转速300rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A9；

将上述的粒子A9通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为270℃，模具温度100℃，分三段进行注射，第一段注射速度40cm

实施例10

本实施例提供一种医用包装材料，所述医用包装材料按照重量份数由如下组分组成：

环烯烃共聚物(

上述医用包装材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将烯烃化合物

(2)将干燥后的环烯烃共聚物、抗氧剂、成核剂和光稳定剂加入高速混料机混合预热，预热温度为250℃；

(3)将混合预热后物料经热流道，控制温度为270℃，充分加热熔融后物料投入双螺杆挤出机，挤出温度290℃，螺杆转速250rpm，挤出样条冷却后切粒得疫苗包装材料粒子A10；

将上述的粒子A10通过注塑可制得西林瓶或预灌封注射器，具体注塑工艺参数为：

控制料筒温度为290℃，模具温度120℃，分三段进行注射，第一段注射速度25cm

性能测试

将实施例1-10所述医用包装材料和中硼硅玻璃以及热塑性塑料(聚甲基丙烯酸甲酯)进行如下测试：

(1)透光率测试方法：参照ASTM D1003测试。

(2)折射率测试方法：参照ASTM D542测试。

(3)吸水率测试方法：参照ISO 62测试。

(4)玻璃化转变温度T

(5)热变形温度HDT测试方法：参照ASTM D648测试。

(6)拉伸强度测试方法：参照ASTM D638测试。

(7)弯曲强度测试方法：参照ASTM D790测试。

(8)融熔指数MFR测试方法：参照ASTM D1238测试，在260℃，2.16kg 下测试。

测试结果汇总于表1中。

表1

分析表1数据可知，各实施例中，本发明所述医用包装材料的透光率≥91％，折光率在1.5340-1.5455之间，玻璃化转变温度在130-170℃之间，热变形温度在120-160℃之间，水蒸气透湿度≤0.2g/m

分析对比例1与实施例1可知，对比例1性能不如实施例1，证明采用环烯烃共聚物，尤其是本发明所述结构的环烯烃共聚物，形成的医用包装材料性能更佳。

分析中硼硅玻璃以及热塑性塑料与各实施例可知，本发明所述医用包装材料比传统的中硼硅玻璃质轻，不易碎，同时比常用的热塑性塑料的吸水率更低、光学性及阻水性更佳。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。