CN105196667B - 药用阻燃型塑料包装材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种药用阻燃型塑料包装材料及其制备工艺，属于药用包装材料技术领域。所述的药用阻燃型塑料包装材料，包括三层结构，内层由PE、PLA、PHBV、ECO组成，中间层由PE、PLA、PHBV、EVA组成，外层由PE、PLA、PHBV、ECO组成；所述的制备工艺是先按照配方量将各组分混匀，再采用三层吹膜机进行吹膜，最后收卷成膜或裁切制袋。本发明所含的可降解组分在短期内能够在光线、水和微生物存在条件下逐步降解而形成大面积空洞，使得材料的力学性能下降，加快了材料的降解速度；所含的阻燃成分可起到协同阻燃作用，这使得本发明能够应用于药品包装，特别是直接接触药品的包装，为药品的生产和包装提供了一种更好、更优质、更安全的选择。

Description

药用阻燃型塑料包装材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种药用阻燃型塑料包装材料及其制备工艺，属于药用包装材料技术领域。
背景技术
聚乙烯(PE)塑料因具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒以及优异的介电性能、良好的化学稳定性、抗腐蚀、价格低廉、成型加工容易等优点，被广泛应用于化工、食品、药品等行业。然而，聚乙烯塑料产生的垃圾由于不易被降解，在填埋、焚烧处理过程中会破坏自然环境，对环境造成极大危害，同时对人类和各种生物的生存也造成了严重威胁。随着人类环保意识的加强，各种可降解塑料不断出现，可降解塑料在生物环境的作用下，可以自行分解，无论对人还是对环境都无害，属于环境友好型的绿色包装材料。然而在医药包装材料领域，尤其是在直接接触药品类的药用包装材料中，目前为止还没有使用可降解塑料，现在市场上已经存在或正在研究的许多可降解塑料还不能满足药品包装的特殊要求。
聚乙烯由于具有易燃性，不但限制了其推广使用，同时也给生产和贮运带来安全隐患。因此，改善聚乙烯产品性能，提高其阻燃性，就成为我们关注的重要问题。阻燃的主要方法是向其中添加阻燃剂和某些阻燃材料，传统的阻燃方法是向体系中加入含卤有机阻燃剂，而阻燃剂无卤化的主要手段则基本是采用磷系、硅系、氮系、无机氢氧化物等作为阻燃材料。无论是含卤阻燃剂，还是无卤阻燃材料，都不符合直接接触药品用的包装材料的技术要求和质量要求，因而无法将其用作直接接触药品的包装材料。因此，对于药品包装而言，研制一种药用阻燃性塑料包装材料具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种药用阻燃型塑料包装材料，既具有环保、可降解、阻燃的特性，同时又符合直接接触药品类包装材料的要求；本发明同时提供其制备工艺。
所述的药用阻燃型塑料包装材料，包括内层、中间层、外层三层结构：
以质量百分数计，内层由以下组分制成：
以质量百分数计，中间层由以下组分制成：
以质量百分数计，外层由以下组分制成：
其中，优选的技术方案如下：
所述的内层的PE为LDPE和LLDPE，LDPE和LLDPE的质量比为40～50:20～25。
所述的中间层的PE为LDPE和LLDPE，LDPE和LLDPE的质量比为30～40:20～30。
所述的外层的PE为LDPE、LLDPE和mLLDPE，LDPE、LLDPE和mLLDPE的质量比为25～30:20～25:15～20。
所述的内层、中间层和外层中的PHBV为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物，其中3-羟基戊酸酯的质量分数为11％。
所述的内层、外层的ECO为乙烯-一氧化碳共聚物。
所述的中间层的EVA为乙烯-醋酸乙烯酯树脂，其中醋酸乙烯的质量分数为20％。
所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺，是先按照配方量将各组分混匀，再采用三层吹膜机进行吹膜，最后收卷成膜或裁切制袋，具体过程如下：
(1)启动空调机组：使生产车间吹膜区洁净级别达到C级，制袋区、内包区达到B级，如有特殊要求时，吹膜区洁净级别达到B级，制袋区、内包区达到B+A级；
(2)洁净区消毒：按GMP要求进行彻底消毒；
(3)空气或氮气净化：空气或氮气经过净化之后达到C级洁净度标准，如有特殊要求时，可达到B级或A级洁净度标准；
(4)混料：将配方量的原料混和均匀；
(5)吹膜：控制料筒温度为170～190℃，模头温度为160～180℃，吹胀比为2.0～3.5；
(6)收卷：根据要求分别收卷成膜或裁切制袋，裁切制袋的热封温度为200～240℃。
本发明中：
聚乳酸(PLA)是一种无毒、无刺激性的聚酯类线性生物降解高分子材料，具有优良的生物相容性、可生物降解性和一定的阻燃性能，聚乳酸在常温下性能稳定，但在土壤或水中，会彻底分解成水和二氧化碳，对环境不会造成污染，聚乳酸燃烧分解生成的二氧化碳能够稀释附近的氧气，同时其表面还可形成碳化层，从而起到阻燃的作用。
3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)是一种用淀粉为原料生产的生物聚酯，其综合性能优异，能被细菌消化，在土壤或堆肥等自然条件下能够完全分解为二氧化碳、水和生物质，对环境无污染，分解产生的二氧化碳有助于产品的阻燃作用。
乙烯-一氧化碳共聚物(ECO)是一种无毒、可光降解、高机械性能的新型高分子材料，在光条件下，可降解为二氧化碳和水，不会污染环境，同时，ECO具有优异的阻燃性能，其阻燃级别为UL94V-0。
PLA和ECO作为同时具有阻燃作用的高分子物质，能够协同作用，使具有可燃性的PE类产品的阻燃性能得到大大提高，阻燃级别能够达到UL94V-2或UL94V-1。
ECO和PLA、PHBV的共用体系，不但形成了光—生物综合降解型的生物降解体系，而且形成了阻燃体系，各体系中所含成分之间能够产生协同降解和阻燃效应，将环保可降解和阻燃两大特殊功能集于一体，同时又符合国家关于《直接接触药品包装材料(容器)标准》的塑料包装材料要求，可作为用于药品包装的环保阻燃型塑料包装材料，这对医药包装领域而言是一个极大的突破。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明中所含的可降解成分，在短期内能够被土壤或垃圾中的微生物迅速降解而形成大面积空洞，使得材料的力学性能下降，从而逐渐裂成碎片，加快了材料的降解速度，实现了循环经济。
(2)本发明根据原料的不同性能进行优选配合，起到了协同增效的作用，使得本发明材料既能达到国家对直接接触药品类包装材料的质量要求，同时又具有良好的环保降解特性和阻燃特性，阻燃级别最高能够达到UL94V-1，相对于可燃的聚乙烯材料来说，尤其是对直接接触药品的聚乙烯类药品包装材料而言，已经是一种历史性的进步。
(3)为药品的生产和包装提供了一种更好、更优质、更安全的选择。
(4)摆脱了通过添加无卤阻燃材料或含卤阻燃剂来改善阻燃的思路，从一个全新的角度实现用于药品包装的阻燃体系，开创了新的模式。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
原料配方组成，见表1。
本实施例所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺，步骤如下：
(1)启动空调机组：使生产车间吹膜区洁净级别达到C级，制袋区、内包区达到B级；
(2)洁净区消毒：按GMP要求进行彻底消毒；
(3)空气或氮气净化：空气或氮气经过净化之后达到C级洁净度标准；
(4)混料：将配方原料混和均匀；
(5)吹膜：控制料筒温度为175±3℃，模头温度为165±3℃，吹胀比为2.0；
(6)收卷：根据要求分别收卷成膜或裁切制袋，裁切制袋的热封温度210±3℃。
实施例2
原料配方组成，见表1。
本实施例所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺如实施例1，所不同的是步骤(5)中控制料筒温度为185±3℃，模头温度为175±3℃，吹胀比为3.0；步骤(6)中热封温度217±3℃。
实施例3
原料配方组成，见表1。
本实施例所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺如实施例1，所不同的是步骤(5)中控制料筒温度为190±3℃，模头温度为170±3℃，吹胀比为2.7；步骤(6)中热封温度225±3℃。
实施例4
原料配方组成，见表1。
本实施例所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺如实施例1，所不同的是步骤(5)中控制料筒温度为182±3℃，模头温度为178±3℃，吹胀比为2.4；步骤(6)中热封温度230±3℃。
实施例5
原料配方组成，见表1。
本实施例所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺如实施例1，所不同的是步骤(5)中控制料筒温度为185±3℃，模头温度为180±3℃，吹胀比为3.5；步骤(6)中热封温度235±3℃。
表1 原料配方组成
对于实施例1-5中所得到的产品，参照依国家标准YBB00072005-2015制定的企业标准进行检测，其技术指标见表2；按照美国FDA标准USP37版进行检测，技术指标见表3；生物降解率和阻燃性能分别按照GB/T19277.1-2011/ISO14855-1-2005和UL94标准进行检测，检测结果见表4。
表2 产品技术指标表
表3 产品技术指标表
表4 产品的生物降解率和阻燃性能

Claims (9)

1.一种药用阻燃型塑料包装材料，包括内层、中间层、外层三层结构，其特征在于：
以质量百分数计，内层由以下组分制成：
PE 60～75%
PLA 5～10%
PHBV 10～15%
ECO 10～15%；
以质量百分数计，中间层由以下组分制成：
PE 50～70%
PLA 5～10%
PHBV 10～15%
EVA 15～25%；
以质量百分数计，外层由以下组分制成：
PE 60～75%
PLA 5～10%
PHBV 10～15%
ECO 10～15%；
所述内层的PE为LDPE和LLDPE，LDPE和LLDPE的质量比为40～50:20～25。
2.根据权利要求1所述的药用阻燃型塑料包装材料，其特征在于：中间层的PE为LDPE和LLDPE，LDPE和LLDPE的质量比为30～40:20～30。
3.根据权利要求1所述的药用阻燃型塑料包装材料，其特征在于：外层的PE为LDPE、LLDPE和mLLDPE，LDPE、LLDPE和mLLDPE的质量比为25～30:20～25:15～20。
4.根据权利要求1所述的药用阻燃型塑料包装材料，其特征在于：内层、中间层和外层的PHBV中3-羟基戊酸酯的质量分数为11%。
5.根据权利要求1所述的药用阻燃型塑料包装材料，其特征在于：中间层的EVA中醋酸乙烯的质量分数为20%。
6.一种权利要求1-5任一所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺，其特征在于：先按照配方量将各组分混匀，再采用三层吹膜机进行吹膜，最后收卷成膜或裁切制袋。
7.根据权利要求6所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺，其特征在于：吹膜机料筒温度为170～190℃，模头温度为160～180℃。
8.根据权利要求6所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺，其特征在于：吹膜时的吹胀比为2.0～3.5。
9.根据权利要求6所述的药用阻燃型塑料包装材料的制备工艺，其特征在于：裁切制袋的热封温度为200～240℃。
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