CN102975450A - 一种三层共挤塑料薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三层共挤塑料薄膜，其由内层、中层、外层三层共挤组成，其中内层由乙烯-丙烯-丁二烯三元无规共聚聚丙烯材料和乙烯-辛烯高聚物共混组成，乙烯-辛烯高聚物的含量为80%-92%；中层由乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯材料和乙烯-辛烯高聚物共混组成，乙烯-辛烯高聚物的含量60%-70%；外层由均聚聚丙烯和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物的含量为85%-90%。本发明具有热合温度范围宽，焊接强度高，抗跌落性能好、无晶点、透明性高、水蒸汽和氧气阻隔性好、柔韧性好、高温灭菌后不变黄不发脆、与药液相容性好、热合强度高合好等特点，是一种环保型高性能输液袋用膜。

Description

一种三层共挤塑料薄膜

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体地说是一种医药行业制作大输液软袋用的三层共挤塑料薄膜。其是通过下吹水冷式成型的三层共挤薄膜。

背景技术

随着医疗卫生事业的发展，对于输液类医疗器械的要求越来越高，体现在对输液容器的安全性、药液相容性以及运输便捷和使用方便等方面。输液类容器主要经历着从玻璃瓶到塑料瓶再到塑料软袋的发展历程，由于运输不便和高温灭菌时易暴裂或顶出瓶塞等方面的缺点，软袋成为输液类容器发展的趋势。输液软袋要满足输液容器所要求的具有良好的药液相容性并能承载一定的强度，同时要兼顾水蒸汽透过性、氧气透过性、具备良好的热封强度和与输液器的连接强度、能够满足需要的抗跌落性能、具有一定的印刷和抗划痕性能。所以通过将输液袋用膜设计成三层或多层可以实现各层具有不同的功能，从而能够满足输液袋膜所要求的各方面性能。

国内也有将PVC应用于输液软袋用料方面，由于PVC材料的在使用过程中不可避免的采用增塑剂，从而导致材料在于药液接触时产生游离微量成分，和人体接触时易产生热源反应等，同时鉴于PVC的难以回收性和难以满足高温灭菌的要求，发展非PVC类医药用包装材料已经成为一种发展趋势。

国内在2000年前后已经有部分三层或者多层共挤吹膜技术，但是由于三层共挤尤其是针对聚丙烯的下吹水冷技术对吹膜设备要求较高，同时用于医药包装行业的薄膜要求比较苛刻，所以国内一直没有较好的能适用于大输液软袋的三层聚丙烯薄膜材料。

国外厂家在三层共挤膜方面起步较早，在设备和原料等方面研究开展也比较早，所以在很长一段时间内国内大输液用的三层膜均为国外进口产品。但随着医疗科技发展，对输液用膜要求越来越高，尤其是针对大输液的高温蒸汽灭菌方面，即使国外进口的膜材也难以达到较高的耐高温性能。目前大输液袋用膜所采用国内外厂家的三层膜均存在高温灭菌后收缩、变硬、发脆、发白、透明性变差等缺点，或者存在与输液器口管的融合性较差，耐高温性能较差，热合时出现局部粘连的现象。聚丙烯是一种半结晶聚合物，随着温度升高，聚丙烯的结晶度提高，结构趋于规整化，导致材料的透明性变差，相应的柔软度下降。虽然大多数共挤膜材料均采用聚丙烯和其他材料共混改性，提高了材料的透明性和柔韧性，但是由于塑料加工过程是在高温条件下进行的，若两相的在高温时的熔体强度和熔融指数相差较大，则极易发生相分离，从而产生晶点过大或者过多现象。尤其是对于薄膜材料经过后期的高温灭菌后往往导致材料的性能下降很快，出现变黄、发脆、发硬等现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种配方合理，制备工艺简单，材料透明性高，力学性能稳定，高温稳定性好，热合强度高的适宜于制作大输液软袋的三层共挤塑料薄膜。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种三层共挤塑料薄膜，其特征是：其由内层、中层、外层三层共挤组成，其中三层的物料组成分别是：内层由乙烯-丙烯-丁二烯三元无规共聚聚丙烯材料（t-PP）和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物（POE）的质量含量为80%-92%；中层由乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯材料（r-PP）和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物（POE）的质量含量60%-70%；外层由均聚聚丙烯（h-PP）和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物（POE）的质量含量为85%-90%。

本发明所述内层、中层、外层三层的总厚度为160-220μm，内层、中层、外层的厚度比例为1：3：1。

本发明内层为焊接层、阻隔层、药液接触层，具有较宽的热焊接温度范围、较高的热合强度，同时也具有优异的水蒸汽和氧气阻隔性以及优异的药液相容性；中层为力学性能支撑层，具有优异的力学强度和韧性，同时兼具良好的蒸气和氧气阻隔性；外层为包装层，具有优异的印刷特性和抗划痕性能，同时兼具良好的力学性能。内层、中层、外层熔点为梯度分布，内层熔点为120℃-140℃，中层为130℃-150℃，外层熔点为135℃-170℃，能够满足三层膜的热焊接要求。

本发明塑料薄膜材料采用三层共挤，下吹水冷方式制备，三层膜之间具有相近的热收缩率，并且三层膜之间具有较好的相容性，保证了三层膜成型时不产生褶皱，表面比较平整，没有晶点，成型冷却后三层膜之间不能剥离，并具有较高的透明性。本发明通过对聚丙烯和乙烯-丁烯类共聚聚合物的分子量、分子量分布、熔体强度、熔融指数、聚丙烯和热塑性弹性体共混相容性的研究和大量实验，得出每层的聚丙烯和热塑性弹性体之间的配合的最佳性能参数指标，以及三层相互配合的性能参数要求。通过调整两相结构的配合提高两相结构的相容性，进而获得透明性高，力学性能稳定、高温稳定性好、热合强度高的三层共挤薄膜。

具体实施方式

一种三层共挤塑料薄膜，其由内层、中层、外层三层共挤组成，其中三层的物料组成分别是：内层由乙烯-丙烯-丁二烯三元无规共聚聚丙烯材料（t-PP）和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物（POE）的质量含量为80%-92%；中层由乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯材料（r-PP）和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物（POE）的质量含量60%-70%；外层由均聚聚丙烯（h-PP）和乙烯-辛烯高聚物（POE）共混组成，乙烯-辛烯高聚物（POE）的质量含量为85%-90%。

本发明所述内层、中层、外层三层的总厚度为160-220μm，内层、中层、外层的厚度比例为1：3：1。这样，高聚物POE在三层共挤塑料薄膜中的含量分布为：内层占10%-20%，中层占50%-60%，外层占20%-30%。

本发明聚丙烯和高聚物POE的熔融指数相近，本发明两类物料的熔融指数在1.5-10g/10min(230℃，2.16kg)。

本发明内层为焊接层、阻隔层、药液接触层，具有较宽的热焊接温度范围、较高的热合强度，同时也具有优异的水蒸汽和氧气阻隔性以及优异的药液相容性。内层与药液接触，所以要求内层具有良好的与药液相容性能。按照国标要求，与药液接触要求不能析出铜、铬、镉、铅、锡、钡、氨以及重金属等离子，也不能有颗粒析出。由于有机小分子在药液中容易析出而污染药液，要求尽量避免增塑剂的使用。内层要保存药液，所以要求内层具有良好的蒸气透过性和氧气透过性，透过量不能过大。输液袋用膜最终要实现热合成袋，而热合的主要承力层在内层，所以要求内层必须具备较高的热合强度。热合过程中要保证外层和中层能够保证不软化变形，所以要求内层的熔点比外层、中层低10℃以上，同时内层要与输液器的接口焊接，所以要同时兼顾与接口的焊接牢固性。本发明内层采用乙烯-丙烯-丁二烯三元无规共聚聚丙烯材料（t-PP），相对二元共聚聚丙烯熔点较低。同时采用乙烯-辛烯高聚物（POE）共混改性以提高材料的透明性和柔韧性，相对于SEBS和SEPS等改性材料，具有与聚丙烯相容性更好，熔点更低，热封温度范围更宽的特点，能够更好的适应热封制袋设备。本发明采用聚丙烯的熔融指数为1.5-10g/10min（230℃，2.16kg），并且POE和聚丙烯具有相近的熔融指数，本发明内层料中POE的含量为80%-92%，内层料的熔点为120℃-140℃。

本发明中层为力学性能支撑层，为主要的承重层，具有优异的力学强度和韧性，同时兼具良好的蒸气和氧气阻隔性。本发明中层采用乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯材料，以乙烯-辛烯高聚物（POE）与之共混改性。本发明中层聚丙烯熔融指数为2-10g/10min（230℃，2.16kg），POE具有和聚丙烯相近的熔融指数，本发明中层料中POE的含量为60%-70%，中层料的熔点为130℃-150℃。

外层为包装层，具有优异的印刷特性和抗划痕性能，同时兼具良好的力学性能。本发明外层采用均聚聚丙烯（h-PP）材料，以乙烯-辛烯高聚物（POE）与之共混改性。本发明外层聚丙烯的熔融指数为1.5-10g/10min（230℃，2.16kg），POE具有和聚丙烯相近的熔融指数，本发明外层料中POE的含量为85%-90%，外层料的熔点为135℃-170℃。

本发明塑料薄膜材料采用三层共挤，下吹水冷方式制备，三层膜之间具有相近的热收缩率，并且三层膜之间具有较好的相容性，保证了三层膜成型时不产生褶皱，表面比较平整，没有晶点，成型冷却后三层膜之间不能剥离，并具有较高的透明性。本发明通过对聚丙烯和乙烯-丁烯类共聚聚合物的分子量、分子量分布、熔体强度、熔融指数、聚丙烯和热塑性弹性体共混相容性的研究和大量实验，得出每层的聚丙烯和热塑性弹性体之间的配合的最佳性能参数指标，以及三层相互配合的性能参数要求。通过调整两相结构的配合提高两相结构的相容性，进而获得透明性高，力学性能稳定、高温稳定性好、热合强度高的三层共挤薄膜。

实施例1：三层的物料组成配方是：

加工工艺为：每层料经过高速搅拌机共混后，在双螺杆挤出机进行挤出、造粒、干燥后，在三层共挤挤出机采用下吹水冷的方式挤出吹膜成型。内层和中层料的造粒挤出温度控制在140℃-210℃，外层料的挤出温度控制在160-210℃，吹膜拉伸生产的线速度控制在10-20m/min。

实施例2：三层的物料组成配方是：

加工工艺为：每层料经过高速搅拌机共混后，在双螺杆挤出机进行挤出、造粒、干燥后，在三层共挤挤出机采用下吹水冷的方式挤出吹膜成型。内层和中层料的造粒挤出温度控制在140℃-210℃，外层料的挤出温度控制在160-210℃，吹膜拉伸生产的线速度控制在10-20m/min。

实施例3：三层配方如下：

加工工艺为：每层料经过高速搅拌机共混后，在双螺杆挤出机进行挤出、造粒、干燥后，在三层共挤挤出机采用下吹水冷的方式挤出吹膜成型。内层和中层料的造粒挤出温度控制在140℃-210℃，外层料的挤出温度控制在160-210℃，吹膜拉伸生产的线速度控制在10-20m/min。

各实施例的性能参数见下表：

     本发明通过对聚丙烯基料和弹性体材料的基础性能分析研究，通过共混改性，采用三层共挤下吹水冷的方法，得到了一种透明性高，力学性能优异的三层膜材料，同时兼顾到输液袋后期的加工和灭菌性能，制备的三层膜具有较高的热合强度和高温灭菌适应性。三层膜的不同功能设计保证了其作为输液袋的性能要求，是一种应用于大输液袋的高性能膜材料。

Claims (2)

1.一种三层共挤塑料薄膜，其特征是：其由内层、中层、外层三层共挤组成，其中三层的物料组成分别是：内层由乙烯-丙烯-丁二烯三元无规共聚聚丙烯材料和乙烯-辛烯高聚物共混组成，乙烯-辛烯高聚物的质量含量为80%-92%；中层由乙烯-丙烯二元无规共聚聚丙烯材料和乙烯-辛烯高聚物共混组成，乙烯-辛烯高聚物的质量含量60%-70%；外层由均聚聚丙烯和乙烯-辛烯高聚物共混组成，乙烯-辛烯高聚物的质量含量为85%-90%。

2.根据权利要求1所述的三层共挤塑料薄膜，其特征是：所述内层、中层、外层三层的总厚度为160-220μm，内层、中层、外层的厚度比例为1：3：1。