CN103978755A

CN103978755A - 一种高阻隔生物基软管及其制备方法

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Publication number: CN103978755A
Application number: CN201410192457.7A
Authority: CN
Inventors: 王继鑫; 白娟; 李常飞; 王淑敏
Original assignee: WUHAN HUALI BLOLOGICAL MATERLAL CO Ltd
Current assignee: WUHAN HUALI BLOLOGICAL MATERLAL CO Ltd
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-08-13

Abstract

本发明适用于软管制备技术领域，提供一种高阻隔生物基软管及其制备方法。所述软管的管壁从内至外由多层材料复合而成，包括至少一层生物基塑料层、至少一层阻隔层以及至少一层石油基塑料层。一方面，本发明用生物基塑料部分替代了传统的石油基塑料，大幅度降低了对石油资源的依赖和生产成本；另一方面，通过设置阻隔层，保证了管内物体的化学性能。本发明提供的软管采用多层复合技术制备，而且具有优异的阻隔性能，并可根据需要调整材料中的生物基塑料的含量，降低了对石化塑料的依赖，具有重要的环保意义。

Description

一种高阻隔生物基软管及其制备方法

技术领域

本发明属于软管制备技术领域，尤其涉及一种高阻隔生物基软管及其制备方法。

背景技术

目前医药上用于包装半流动性药物的容器主要是单层塑软管，优点是质轻，价廉，批量生产工艺简单，这种单层塑软管通常采用石油基塑料生产制备，一方面，由于石油资源有限、而且生产污染严重，另一方面，石油基塑料在阻隔性、密封性等方面表现不足。特别是阻隔性所带来的影响最为突出，由于传统石油基塑料阻氧性能的劣势，使得氧气成为导致药品变质的主要因素，造成药品提前失效、变质，带来严重后果。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种高阻隔生物基软管及其制备方法，旨在解决现有软管的生产制备过度依赖于石油资源、环境污染严重，而且阻隔密封性能不佳的技术问题。

一方面，所述软管的管壁从内至外由多层材料复合而成，包括至少一层生物基塑料层、至少一层阻隔层以及至少一层石油基塑料层。

进一步的，所述所述生物基塑料层为淀粉基塑料、PBAT(聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PLA(聚乳酸)、PCL(聚己内酯)中的一种，或者为其中任意几种的组合，包括二种或三种等等。

进一步的，所述淀粉基塑料中淀粉质量百分比为20～80％，玻璃化温度在70～120℃，熔点在130～210℃。

进一步的，所述阻隔层为EVOH(乙烯/乙烯醇共聚物)、PVDC(聚偏二氯乙烯)中的一种，或者为其中任意几种的组合，包括二种或三种等等。

进一步的，所述阻隔层与其相邻层之间设有一层粘接剂层。

进一步的，所述粘结剂层为EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EEA(乙烯-醋酸丙烯共聚物)、PE-g-MAH(马来酸酐改性聚乙烯)、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(马来酸酐改性聚丙烯)、EMA(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)中的一种，或者为其中任意几种的组合，包括二种或三种等等。

进一步的，所述石油基塑料层为PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、PA(聚酰胺)中的一种，或者为其中任意几种的组合，包括二种或三种等等。

进一步的，所述软管的管壁总厚度为0.2～1.5mm，所述生物基塑料层占管壁总厚度的20～80％。

进一步的，所述阻隔层厚度为5～60μm，所述粘合剂层的厚度为10～80μm。

另一方面，所述高阻隔生物基软管的制备方法包括：

根据软管管壁层数选择物料并按照配方计量备料；

将各种物料加入到对应的挤出机中；

热熔物料经过多层模头挤出后得到料管；

将所述料管冷却后，切断封尾得到高阻隔生物基软管。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种无毒、高阻湿、高阻氧的环保型生物基软管，采用了多层共挤工艺，将阻隔材料、生物基塑料、石油基塑料、粘结剂等不同特性的物料在挤出过程中彼此复合在一起，复合过程不使用溶剂、不产生三废物质，简化了生产流程、减少设备投资，环保节能。本发明提供的高阻隔生物基软管可以部分替代传统石化塑料，大幅度降低了对石油资源的依赖和生产成本，而且产品兼有上述几种不同材料的优良特性，在特性上进行互补，克服了现有技术的不足，具有较高的阻隔性能和力学性能，同时具有较好的耐温性。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构图；

图2是本发明第二实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构图；

图3是本发明第三实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构图；

图4是本发明第四实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明根据多层软管的复合原理，在合理选择多种高分子材料的基础上，充分发挥各层材料的优点，制备出综合性能及使用功能兼具的复合管。具体的，制备得的高阻隔生物基软管至少包括至少一层生物基塑料层、至少一层阻隔层以及至少一层石油基塑料层。生物基塑料指以淀粉等天然物质为原料的塑料，它具有可再生性，因此十分环保。生物基塑料作为软管管壁中的某一层或几层，用于替代替传统石油基塑料，并提高了产品的强度，可以大大减轻对石油的消耗和依赖。

另外，通过设置阻隔层，防止氧气进入软管内部，保证管内物品品质。优选的，所述阻隔层与其相邻层之间还设有粘结剂层。如果阻隔层与其相邻层的物质极性相似的情况下，也可以无需设置粘接剂层。由于极性相似不通过粘结剂粘结，阻隔层与其相邻层也可以很好的贴合在一起，保证管体结构稳定。

本发明生产出的软管一般用于包装半流动性药物以及一些食品、化妆品等。在具体设置软管各层位置时，软管管壁表层应该具有合格的外观，且兼具保护功能；最内层最好为阻隔层，保证管内物品化学性能稳定，以及保证封口强度。

下面分别对上述软管的物料选择作说明。

所述生物基塑料层至少有一层，每层可以为淀粉基塑料、PBAT(聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯)、PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PLA(聚乳酸)或PCL(聚己内酯)，包括但不限于此。其中所述淀粉基塑料中淀粉质量百分比为15～70％，玻璃化温度在70～125℃，熔点在130～210℃。

所述阻隔层至少有一层，每层可以为EVOH(乙烯/乙烯醇共聚物)或PVDC(聚偏二氯乙烯)。目前，EVOH和PVDC是阻隔性能最优异的两种树脂材料，软管选用这两种材料，具有很好的阻氧性能。

所述石油基塑料层至少有一层，每层可以为PP(聚丙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)、PS(聚苯乙烯)或PA(聚酰胺)。

当阻隔层与其相邻层的物质性质相差较大时，为了使得各层之间粘结牢固，保证软管的整体强度，优选的，所述阻隔层与其相邻层之间还设有粘结剂层。如果阻隔层与其相邻层的物质极性相似的情况下，也可以无需设置粘接剂层。具体的，所述粘结剂层为EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EEA(乙烯-醋酸丙烯共聚物)、PE-g-MAH(马来酸酐改性聚乙烯)、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(马来酸酐改性聚丙烯)、EMA(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)中的一种或以上。

具体制备高阻隔生物基软管时，根据所需制备的软管管壁层数选好物料，并按照配方计量备料；然后将各种物料加入到对应的挤出机中进行热熔，然后热熔物料经过多层模头挤出后得到料管；最后将所述料管冷却收卷后，切断封尾得到高阻隔生物基软管。作为具体实例，最终制得的高阻隔生物基软管的管壁总厚度为0.2～1.5mm，其中所述生物基塑料层占总厚度的20～80％，所述阻隔层厚度为5～60μm，当包括粘合剂层时，所述粘合剂层的厚度为10～80μm。

由于软管的各层位置、厚度影响了产品的气体阻隔性能、氧气透过量等参数，下面通过几种具体实施例来进行说明。

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构，如图1所示，软管有三层，分别为层11、12、13，其中层11为石油基塑料层LDPE，占50％～55％(厚度百分比，下同)；层12是淀粉基塑料(武汉华丽环保科技有限公司生产，商品名为PSM)，占40％～45％；层13为阻隔层PVDC，占2％～5％。软管管壁总厚度为0.3～0.5mm，可耐-20℃～120℃。

经验证，本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤10mg/24H·L，氧气透过量≤8cm3/m2·24H·0.1Mpa。

实施例二：

图2示出了本发明第二实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构，如图2所示，软管有四层，分别为层21、22、23、24。其中层21为石油基塑料层LDPE，占55％～60％；层22是淀粉基塑料(武汉华丽环保科技有限公司生产，商品名为PSM)，占35％～40％；层23为粘接剂EVA，占3％～8％；层24是阻隔层EVOH，占2％～5％。软管管壁总厚度为0.3～0.7mm，可耐0℃～85℃。

经验证，本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤8mg/24H？L，氧气透过量≤3cm3/m2·24H·0.1Mpa。

实施例三：

图3示出了本发明第三实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构，如图3所示，软管有四层，分别为层31、32、33、34。其中层31为石油基塑料层LDPE，占25％～30％；层32是生物基塑料层PBS，占65％～70％；层33为粘接剂EAA，占3％～8％；层34是阻隔层EVOH，占2％～5％。软管管壁总厚度为0.3～0.7mm，可耐-20℃～120℃。

经验证，本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤5mg/24H·L，氧气透过量≤3cm3/m2·24H·0.1Mpa。

实施例四：

图4示出了本发明第四实施例提供的高阻隔生物基软管的截面结构，如图4所示，软管有五层，分别为层41、42、43、44、45。层41为石油基塑料层HDPE，占10％～15％；层42是生物基塑料层PBS，占35％～40％；层43为生物基塑料层PLA，占45％～50％；层44是粘接剂层EAA，占3％～8％；层45为阻隔层EVOH，占1％～3％。软管管壁总厚度为0.8～1.3mm，可耐-20℃～120℃。

经验证，本实施例产品气体阻隔性为：水蒸气透过量≤3mg/24H·L，氧气透过量≤3cm3/m2·24H·0.1Mpa。

另外，本发明实施例还提供了一种高阻隔生物基复合膜的制备方法，包括：

步骤S1、根据软管管壁层数选择物料并按照配方计量备料；

步骤S2、将各种物料加入到对应的挤出机中；

步骤S3、热熔物料经过多层模头挤出后得到料管；

步骤S4、将所述料管冷却后，切断封尾得到高阻隔生物基软管。

首先根据软管管壁层数以及每层的厚度、各层的物料选择计算出各种物料所需的计量，然后将物料对应加入到挤出机中，在挤出机中物料热熔，然后经过经过多层模头拉伸吹涨后得到料管，最后将所述料管冷却后，切断封尾得到高阻隔生物基软管。

综上，本发明合理选择软管各层物料，根据多层软管的复合原理，充分发挥各层材料的优点，制备出既环保又具有优良综合性能及使用功能的软管。一方面，软管具有高阻隔性能，保证了管内物品的化学性能，另一方面，使用生物基塑料部分替代传统石油基塑料，不仅降低了对石油的依赖，还提高了产品的力学性能。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高阻隔生物基软管，其特征在于，所述软管的管壁从内至外由多层材料复合而成，包括至少一层生物基塑料层、至少一层阻隔层以及至少一层石油基塑料层。

2.如权利要求1所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述生物基塑料层为淀粉基塑料、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基脂肪酸酯、聚乳酸、聚己内酯中的一种或者以上。

3.如权利要求2所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述淀粉基塑料中淀粉质量百分比为20～80％，玻璃化温度在70～120℃，熔点在130～210℃。

4.如权利要求3所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述阻隔层为乙烯/乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯中的一种或以上。

5.如权利要求4所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述阻隔层与其相邻层之间设有一层粘接剂层。

6.如权利要求5所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述粘结剂层为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸丙烯共聚物、马来酸酐改性聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、马来酸酐改性聚丙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一种或以上。

7.如权利要求6所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述石油基塑料层为聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺中的一种或以上。

8.如权利要求7所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述软管的管壁总厚度为0.2～1.5mm，所述生物基塑料层占管壁总厚度的20～80％。

9.如权利要求8所述高阻隔生物基软管，其特征在于，所述阻隔层厚度为5～60μm，所述粘合剂层的厚度为10～80μm。

10.一种高阻隔生物基软管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

根据软管管壁层数选择物料并按照配方计量备料；

将各种物料加入到对应的挤出机中；

热熔物料经过多层模头挤出后得到料管；

将所述料管冷却后，切断封尾得到高阻隔生物基软管。