CN111171462A - 一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，将改性高分子量有机硅蜡GW‑6501S与三元乙丙橡胶、补强剂、填充剂、增塑剂、偶合剂、交联促进剂和交联剂配伍；其添加量以3‑6重量份数为宜，少于3重量份数时，自润滑效果不明显，但多于6重量份数时，会一定程度降低材料的物理性能。本发明能够改善三元乙丙橡胶密封垫片材料的自润滑性，便于生产过程中自动化上机，并且在阀门的阀杆工作时减少摩擦阻力，改善橡胶密封垫片在阀杆工作时的拖动或暂停问题，免去三元乙丙橡胶密封垫圈的表面硅化处理工艺，避免低分子量有机分子随抛射剂或药液进入人体而造成的人身安全隐患，提高气雾剂***阀门用密封垫片的安全性。

Description

一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片
技术领域
本发明涉及一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，属于密封材料技术领域。
背景技术
气雾剂系指含药溶液、乳状液或混悬液与适宜的抛射剂共同装封于具有特制阀门***的耐压容器中，使用时借助抛射剂的压力将内容物呈雾状物喷出，用于肺部吸入或直接喷至腔道黏膜、皮肤及空间消毒的制剂。气雾剂由药物、抛射剂、耐压容器和阀门***组成。
近年来，制药企业对吸入制剂产品开发热情高涨，其中哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)、支气管扩张等呼吸道疾病的发病率呈现持续高增长，国内吸入制剂产品开发的严重落后以及医药产业亟待升级发展是关键的几个因素。
哮喘、慢阻肺是重要的慢性病，2018年国产吸入药占比仅有13.8％，吸入制剂的产业化发展需要医学、药学、材料学、粉体工学、精密模具加工与制造等多学科融合，最终产品质量与配方工艺、包材、给药装置及递送原理、患者使用均有密切的关系，因此，吸入给药亟待推进提高。
现有的吸入制剂的容器一般包括一个与阀门连接的瓶体(罐)。该阀门包括一个阀杆，经由它分放制剂。阀门***是气雾剂的重要部件。因为它的作用才使喷出来的内容物成水柱，或凝胶，或泡沫，或雾状来达到使用效果。阀门中通常包括一个橡胶杆封，用来使阀杆得以往复运动，而又防止推进剂从容器中泄漏。
现有的定量吸入器通常包括一个阀门，它被设计成每次喷射时向接受者输送计量数量的气雾剂。计量阀带有垫圈(也称作密封件)以防止推进剂从阀门泄漏。垫圈可以含合适的弹性材料，例如三元乙丙橡胶、低密度聚乙烯、氯丁橡胶、加或不加炭黑的丁腈橡胶，丁基橡胶等。
三元乙丙橡胶是在乙烯、丙烯的共聚物中引入不饱和的第三单体。作为第三单体的二烯主要有亚乙基降冰片烯、双环戊二烯和1，4-己二烯等。三元乙丙橡胶具有耐老化性能、冲击弹性和耐寒性、耐天候性能优良、耐化学腐蚀及电绝缘性能好。它的主要生产方法是通过齐格勒-纳塔催化剂进行的溶液或悬浮聚合。主要用于高级电缆材料、汽车部件尤其是用做汽车密封条、防风防雨胶布、防水建材、散热器胶管、防震器和轮胎侧胎等。此外，三元乙丙橡胶还广泛用于电子产品密封、高档家具、建筑桥梁和体育场馆建设以及医药包装等领域。
作为气雾剂阀门***使用的弹性体密封件，使用传统的氯丁橡胶、丁基橡胶、或丁晴橡胶等会导致作为抛射剂的1,1,1,2-四氟乙烷(HFC-134a)或1,1,1,2,3,3,3-七氟庚烷(HFC-227)经过一段时间从一些配方中大量泄漏。特别是在低体积配方中,如用于吸入治疗的药物配方，这种渗漏可能导致在配方中有效成分浓度的大量增加,导致不适当的给药量。此外,在某些配方中阀门的阀杆倾向于在工作时发粘，暂停,或拖动。
CN1330391C及CN1444489A提及到优选三元乙丙橡胶作为沙美特罗昔萘酸酯制剂用的气雾剂容器阀门用的密封垫，显示出产品良好的耐久性和防止水分进入到气雾剂***中。气雾剂容器用三元乙丙橡胶密封件在WO1995002651A1中也有详细描述。通常，为了提高和改善三元乙丙橡胶的使用性能，需要加入交联剂，通过热压成形使得三元乙丙橡胶聚合物大分子间产生三维网状结构。但由于三元乙丙橡胶双键含量少，硫磺体系的硫化速度很慢，为了解决三元乙丙橡胶硫化速度慢的问题，通常会添加过氧化物交联剂提高硫化速度。由于橡胶本身滑动性不好，在使用过程中通常会对其进行表面硅化处理，以提高其生产过程中的自动化上机性能。另外，不做硅化处理的三元乙丙橡胶密封垫片装置与阀门的阀杆上，在阀杆工作中由于缺乏润滑性，容易造成拖动或暂停，也要求对橡胶密封垫片进行硅化处理。三元乙丙橡胶密封垫片的硅化处理一般选用低分子量的二甲基硅油，在气雾剂阀门***的使用周期内可能会随着抛射剂或药液一起进入到人体中，从而对人身安全造成隐患。因此，急需一种能够免硅化处理的三元乙丙橡胶密封垫片材料改善目前的状况。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，自润滑性得到改善，便于生产过程中自动化上机并且在阀门的阀杆工作时减少摩擦阻力，免去三元乙丙橡胶密封垫圈的表面硅化处理工艺，避免有机分子随抛射剂或药液进入人体而造成的人身安全隐患。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，采用的原料中含有三元乙丙橡胶、补强剂、填充剂、增塑剂、偶合剂、交联促进剂和交联剂；此外，还含有改性高分子量有机硅蜡GW-6501S，改性高分子量有机硅蜡GW-6501S在采用的原料中的含量为2～8份。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：38～60份；
填充剂：10～20份；
增塑剂：10～36份；
偶合剂：1～3份；
交联促进剂：1～2份；
交联剂：2～10份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：3～6份。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：38份；
填充剂：20份；
增塑剂：10份；
偶合剂：1份；
交联促进剂：2份；
交联剂：8份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：3份。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：60份；
填充剂：20份；
增塑剂：10份；
偶合剂：1份；
交联促进剂：2份；
交联剂：8份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：4份。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：60份；
填充剂：20份；
增塑剂：36份；
偶合剂：1份；
交联促进剂：2份；
交联剂：8份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：6份。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，所述补强剂为白炭黑，所述白炭黑采用比表面积为200m2/g的沉淀白炭黑或比表面积为380m2/g的气相白炭黑。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，所述增塑剂为聚异丁烯和二甲基硅油中的至少一种。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，所述填充剂为煅烧高岭土、滑石粉、碳酸钙的其中一种或两种以上。
作为免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片的优选方案，所述煅烧高岭土的粒度为2000目，所述滑石粉的粒度为5000目，所述碳酸钙的粒度为3800目。
本发明将改性高分子量有机硅蜡GW-6501S与三元乙丙橡胶、补强剂、填充剂、增塑剂、偶合剂、交联促进剂和交联剂配伍；能够改善三元乙丙橡胶密封垫片材料的自润滑性，便于生产过程中自动化上机，并且在阀门的阀杆工作时减少摩擦阻力，改善橡胶密封垫片在阀杆工作时的拖动或暂停问题，免去三元乙丙橡胶密封垫圈的表面硅化处理工艺，避免有机分子随抛射剂或药液进入人体而造成的人身安全隐患，提高气雾剂***阀门用密封垫片的安全性。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附表对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
以下实施例中采用的改性高分子量有机硅蜡GW-6501S由浙江佳华精华股份有限公司生产，具有分子量高，润滑性好，防粘爽滑，能和聚合物形成锚固结合、不析出等特点，用于树脂中可增加表面光洁度、减小摩擦阻力。改性高分子量有机硅蜡GW-6501S外观呈淡黄色，是一种直径约为3.0mm的颗粒状物，其密度为1.05g/cm3，加热减量小于0.5％，重均分子量Mw不小于200000。改性高分子量有机硅蜡GW-6501S具有优异的内外润滑性能，能有效改善塑料或树脂的加工性能和脱模性能。改性高分子量有机硅蜡GW-6501S可用于作为和食品接触制品的添加剂，改性高分子量有机硅蜡GW-6501S中的硅氧烷部分符合美国FDA法规中181.28条款。
目前，由于改性高分子量有机硅蜡GW-6501S主要是改善塑料或树脂的加工性能和脱模性能，并没有用在橡胶领域，更没有应用在气雾剂***阀门用密封垫片的先例。现有技术并没有给予本领域的技术人员相关的应用启示。改性高分子量有机硅蜡GW-6501S应用于气雾剂***阀门用密封垫片，实现了免硅化处理，并取得了意想不到的技术效果，故改性高分子量有机硅蜡GW-6501S的使用属于创造性的活动。
以下实施例中，采用的补强剂为白炭黑，所述白炭黑采用比表面积为200m2/g的沉淀白炭黑或比表面积为380m2/g的气相白炭黑。
以下实施例中，采用的增塑剂为聚异丁烯和二甲基硅油中的至少一种。
以下实施例中，采用的填充剂为煅烧高岭土、滑石粉、碳酸钙的其中一种或两种以上。煅烧高岭土的粒度为2000目，所述滑石粉的粒度为5000目，所述碳酸钙的粒度为3800目。
实施例1
提供一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，采用以下重量份数的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；补强剂白炭黑：38份；填充剂碳酸钙：20份；增塑剂聚异丁烯：10份；偶合剂采用硅烷偶联剂：1份；交联促进剂：2份；交联剂：8份；改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：3份。
实施例2
提供一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，采用以下重量份数的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；补强剂白炭黑：45份；填充剂煅烧高岭土：20份；增塑剂二甲基硅油：10份；偶合剂采用硅烷偶联剂：1份；交联促进剂：2份；交联剂：8份；改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：4份。
实施例3
提供一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，采用以下重量份数的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；补强剂白炭黑：60份；填充剂碳酸钙：20份；增塑剂：36份，其中，二甲基硅油18份、聚异丁烯18份；偶合剂采用硅烷偶联剂：1份；交联促进剂：2份；交联剂：8份；改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：6份。
对比例
提供一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，采用以下重量份数的原料制成：三元乙丙橡胶100份、补强剂白炭黑60份、填充剂碳酸钙20份、增塑剂二甲基硅油18份、增塑剂聚异丁烯18份、硅烷偶联剂1份、交联促进剂2份和交联剂8份，未添加改性高分子量有机硅蜡GW-6501S。
表1：实施例1-3及对比例的密封垫片物理性能及润滑性能
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
拉伸强度(MPa) 14.1 12.2 10.9 11.2
100％定伸强度(MPa) 5.9 8.6 4.7 4.8
伸长率(％) 185 140 220 220
硬度(邵氏A) 78 83 76 77
压缩永久变形(％) 8.8 8.6 10.1 9.8
静摩擦系数 2.78 2.16 1.56 4.03
参见表1，为本发明实施例1-3及对比例的密封垫片物理性能及润滑性能。实验表明，垫片材料的硬度在50-90之间，拉伸强度、伸长率按照GB/T528-2009测试，硬度按照GB/T531.1-2008测试，压缩永久变形按照GB/T7759-1996测试，压缩永久变形在40％以下，低于35％更好，低于20％是最合适的,实施例1-3的压缩永久变形低于11％，可见压缩变性极小。
表2：本发明实施例1-3的密封垫片的化学性能
测试项目 标准值 实施例1 实施例2 实施例3
澄清度与颜色 澄清无色 澄清无色 澄清无色 澄清无色
pH变化值 ≤1.0 0.55 0.62 0.58
紫外吸光度 ≤0.2 0.042 0.051 0.038
不挥发物(mg) ≤4.0mg 0.9 0.8 0.8
易氧化物(mL) ≤3.0 0.45 0.50 0.56
重金属 ≤1ppm 符合规定 符合规定 符合规定
铵离子 应符合规定 符合规定 符合规定 符合规定
锌离子 应符合规定 符合规定 符合规定 符合规定
导电率(us/cm) ≤40.0 9.18 9.32 9.58
热源试验 应符合规定 符合规定 符合规定 符合规定
溶血试验 应符合规定 符合规定 符合规定 符合规定
急性全身毒性试验 应符合规定 符合规定 符合规定 符合规定
参见表2，为本发明实施例1-3的密封垫片的化学性能。实施例1-3的密封垫片中的不挥发物(mg)均小于1mg,可见安全性能极好，易氧化物(mL)含量均小于0.6ml，不易氧化，从而不易发粘，改善橡胶密封垫片在阀杆工作时的拖动或暂停问题。
本发明的技术方案中改善三元乙丙橡胶气雾剂密封垫片自润滑性能的改性高分子量有机硅蜡GW-6501S，具有分子量高，润滑性好，防粘爽滑，能和聚合物形成锚固结合、不析出等特点，可增加表面光洁度、减小摩擦阻力。其添加量以3-6重量份数为宜，少于3重量份数时，自润滑效果不明显，但多于6重量份数时，对一定程度降低材料的物理性能。基于本发明技术方案的密封垫片，能够改善三元乙丙橡胶密封垫片材料的自润滑性，便于生产过程中自动化上机，并且在阀门的阀杆工作时减少摩擦阻力，改善橡胶密封垫片在阀杆工作时的拖动或暂停问题，免去三元乙丙橡胶密封垫圈的表面硅化处理工艺，避免有机分子随抛射剂或药液进入人体而造成的人身安全隐患，提高气雾剂***阀门用密封垫片的安全性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，采用的原料中含有三元乙丙橡胶、补强剂、填充剂、增塑剂、偶合剂、交联促进剂和交联剂；其特征在于，还含有改性高分子量有机硅蜡GW-6501S，改性高分子量有机硅蜡GW-6501S在采用的原料中的含量为2～8份。
2.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：38～60份；
填充剂：10～20份；
增塑剂：10～36份；
偶合剂：1～3份；
交联促进剂：1～2份；
交联剂：2～10份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：3～6份。
3.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：38份；
填充剂：20份；
增塑剂：10份；
偶合剂：1份；
交联促进剂：2份；
交联剂：8份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：3份。
4.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：45份；
填充剂：20份；
增塑剂：10份；
偶合剂：1份；
交联促进剂：2份；
交联剂：8份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：4份。
5.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，采用以下重量份数的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；
补强剂：60份；
填充剂：20份；
增塑剂：36份；
偶合剂：1份；
交联促进剂：2份；
交联剂：8份；
改性高分子量有机硅蜡GW-6501S：6份。
6.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，所述补强剂为白炭黑，所述白炭黑采用比表面积为200m2/g的沉淀白炭黑或比表面积为380m2/g的气相白炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，所述增塑剂为聚异丁烯和二甲基硅油中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，所述填充剂为煅烧高岭土、滑石粉、碳酸钙的其中一种或两种以上。
9.根据权利要求7所述的一种免硅化处理的气雾剂***阀门用密封垫片，其特征在于，所述煅烧高岭土的粒度为2000目，所述滑石粉的粒度为5000目，所述碳酸钙的粒度为3800目。
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