CN104448610A - 一种医用透明pvc薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医用透明PVC薄膜及其制备方法，按照重量份数配比称取PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡、ACR、氧化二辛基锡、稳定剂、二月桂酸二正辛基锡、过氧化二异丙苯、CPE、抗氧剂、钛白粉、OPE蜡、硬脂酸钡和石蜡，混合均匀后挤出造粒即可；产品透光率85-95%，杨氏模量40-60MPa；纵向拉伸强度18-20MPa，横向拉伸强度19-21MPa；纵向伸长率620-660%，横向伸长率600-640%；纵向撕裂强度100-120N/mm，横向撕裂强度130-150N/mm。

Description

一种医用透明PVC薄膜及其制备方法
技术领域
本申请属于医用新材料工艺领域，尤其涉及一种医用透明PVC薄膜及其制备方法。
背景技术
生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。生物医学材料应用广泛，仅高分子材料，全世界在医学上应用的就有90多个品种、1800余种制品，西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长。随着现代科学技术的发展尤其是生物技术的重大突破，生物材料的应用将更加广泛。表1列举了生物医用材料的一些典型应用，其应用之广泛可见一斑。生物医学复合材料（biomedical composites）生物医学复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料，主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。其中钻合金和聚乙烯组织的假体常用作关节材料；碳-钛合成材料是临床应用良好的人工股骨头；高分子材料与生物高分子（如酶、抗源、抗体和激素等）结合可以作为生物传感器。生物医学高分子材料（biomedical polymer）生物医学高分子材料有天然的和合成的两种，发展得最快的是合成高分子医用材料。通过分子设计，可以获得很多具有良好物理机械性和生物相容性的生物材料。其中软性材料常用来作为人体软组织如血管、食道和指关节等的代用品；合成的硬材料可以用来作人工硬脑膜、笼架球形的人工心脏瓣膜的球形阀等；液态的合成材料如室温硫化硅橡胶可以用来作注入式组织修补材料。医用硅橡胶（silicone rubber）是美容外科中应用较广的生物材料（组织代用品）.它是高分子有机化合物聚硅酮的一种橡胶样固体形态，又称二甲基硅氧烷。随着生物医学和材料的发展，各种人工制备的生物材料植入骨内替代骨移植，临床应用效果好.这些人工合成或提取的植入材料生物相容性好，对骨形成具有明显的诱导作用，被泛称为人工骨（artificial bone）。材料科学与物理学、化学、生物学及临床科学越来越紧密地结合，并突破旧有科学的狭小范围，诞生了另一个新兴的产业--生物医学材料产业。生物医学材料已经成为生物医学工程的4大支柱产业之一，它为医学、药物学及生物学等学科的发展提供了丰富的物质基础。作为材料学的一个重要分支，它对于促进人类文明的发展必将作出更大的贡献。生物医用材料（biomedical material）是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础，己成为材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的莲勃发展和重大突破，生物材料己成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。当代生物材料已处于实现重大突破的边缘，不远的将来，科学家有可能借助于生物材料设计和制造整个人体器官，生物医用材料和制品产业将发展成为本世纪世界经济的一个支柱产业。
医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。20年来，用于这方面的高分子材料有聚氯乙烯、天然橡胶、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚苯乙烯、硅橡胶、聚酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚氨酯等。医用高分子材料多用于人体，直接关系到人的生命和健康，一般对其性能的要求是：安全性：必须无毒或副作用极少。这就要求聚合物纯度高，生产环境非常清洁，聚合助剂的残留少，杂质含量为 ppm级，确保无病、无毒传播条件。物理、化学和机械性能：需满足医用所需设计和功能的要求。如硬度、弹性、机械强度、疲劳强度、蠕变、磨耗、吸水性、溶出性、耐酶性和体内老化性等。以心脏瓣膜为例，最好能使用25万小时，要求耐疲劳强度特别好。此外，还要求便于灭菌消毒，能耐受湿热消毒(120～140°C)、干热消毒(160～190°C)、辐射消毒或化学处理消毒，而不降低材料的性能。要求加工性能好，可加工成所需各种形状，而不损伤其固有性能。适应性：包括与医疗用品中其他材料的适应性，材料与人体各种组织的适应性。材料植入人体后,要求长时期对体液无影响；与血液相容性好,对血液成分无损害，不凝血，不溶血，不形成血栓；无异物反应，在人体内不损伤组织，不致癌致畸，不会导致炎症坏死、组织增生等。特殊功能：不同的应用领域，要求材料分别具有一定的特殊功能。药物剂型，药物的助剂：高分子材料本身是惰性的，不参与药的作用，只起增稠、表面活性、崩解、粘合、赋形、润滑和包装等作用，或在人体内起“药库”作用，使药物缓慢放出而延长药物作用时间。聚合物药物：将低分子药物，以惰性水溶性聚合物作分子载体，把具有药性的低分子化合物，通过共价键或离子键与载体的侧基连接，制成聚合物药物。人造脏器，包括内脏和体外装置。内脏：有代用血管、人工心脏、人工心脏瓣膜、心脏修复、人工食道、人工胆管、人工尿道、人工腹膜、疝补强材料、人工骨和人工关节、人工血浆、人工腱、人工皮肤、整容材料及心脏起搏器等。②体外器官和装置：有人工心肺机、人工肺、人工肾、人工肝、人工脾、麻痹肢刺激器、电子假肢、假齿、假眼、假发、假耳、假手、假足等。
抗菌塑料是一类在使用环境中本身对沾污在塑料上的细菌、霉菌、醇母菌、藻类甚至病毒等起抑制或杀灭作用的塑料，通过抑制微生物的繁殖来保持自身清洁。目前，抗菌塑料主要通过在普通塑料中添加少量抗菌剂的方法获得。抗菌塑料使用中首先要满足塑料作为基本材料使用时对其物理、化学、机械等性能的必要要求，同时要考虑具备抗菌这一特殊功能的要求以及由此产生的附加因素。中国医用高分子材料的研究起步较早、发展较快。目前约有50多个单位从事这方面的研究，现有医用高分子材料60多种，制品达400余种，用于医疗的聚甲基PVC酸甲酯每年达300t。然而，中国医用高分子材料的研究目前仍然处于经验和半经验阶段，还没有能够建立在分子设计的基础上。因此，应该以材料的结构与性能关系，材料的化学组成、表面性质和生命体组织的相容性之间的关系为依据来研究开发新材料。医用高分子材料要应用于生物体必须同时要满足生物功能性、生物相容性、化学稳定性和可加工性等严格的要求。发展趋势，研究开发满足生物相容性和血液相容性材料，以聚烯烃、聚硅氧烷、氟碳聚合物和聚氨酯为重点；开发控制药物释放、人工脏器、医疗器械和控制生育所用材料。发展小型化、便携带、内埋化等类型的人工器官装置。
聚氯乙烯，英文简称PVC（Polyvinyl chloride polymer =PVC分子结构），是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。是氯乙烯的均聚物。氯乙烯均聚物和氯乙烯共聚物统称之为氯乙烯树脂。PVC膜领域对PVC的消费位居第三，约占10%左右。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。工业生产的PVC分子量一般在5万～12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加；无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态；有较好的机械性能，抗张强度60MPa左右，冲击强度5～10kJ/m2；有优异的介电性能。但对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并进一步自动催化分解，引起变色，物理机械性能也迅速下降，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。PVC溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶，具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨、环保的特性并具有较好的保暖性和弹性。有着特殊要求的PVC材料，一般都需要从国外进口，在国外比较有名的有美国联合碳化公司和北欧化工公司，随着我国各大科研院所和生产单位的不断研发和技术积累，国内PVC改性材料的配方设计、制造已经达到国际先进水平，涌现了以徐州汉永新材料有限公司等拥有自主知识产权的公司，已经完全取代国外进口材料，有不少产品已出口国外。聚氯乙烯制品用于包装主要为各种容器、薄膜及硬片。PVC容器主要生产矿泉水、饮料、化妆品瓶，也有用于精制油的包装。PVC膜可用于与其它聚合物一起共挤出生产成本低的层压制品，以及具有良好阻隔性的透明制品。聚氯乙烯膜也可用于拉伸或热收缩包装，用于包装床垫、布匹、玩具和工业商品。因为其分子中57%的质量是氯元素。所以它与其它的塑料相比，相同的质量中所耗用的石油较少，然而，因为这种塑料的相对密度较大，而且在生成氯的过程中也要耗用其它能量，使得它在很多应用领域失去了优势。PVC中加冲击改性剂和有机锡稳定剂，经混合、塑化、压延而成为透明的片材。利用热成型可以做成薄壁透明容器或用于真空吸塑包装，是优良的包装材料和装饰材料。而随着人性化理念的普及，及新型和谐社会的构成，设计一种透光率、直角撕裂强度、拉伸强度和伸长率高的医用透明PVC薄膜及其制备方法是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对上述技术问题，提供一种医用透明PVC薄膜及其制备方法，解决现有医用新材料透光率、直角撕裂强度、拉伸强度和伸长率低等技术问题。
技术方案：
一种医用透明PVC薄膜，所述医用透明PVC薄膜的原料按重量份数配比如下：PVC100份；马来酸辛基锡0.5-1.5份；硫醇甲基锡1-3份；二氧化锡2-6份；ACR1-5份；氧化二辛基锡0.1-2份；稳定剂1-5份；二月桂酸二正辛基锡3-7份；MBS2-18份；CPE为2-6份；抗氧剂0.25-0.65份；钛白粉为1.5-5.5份；OPE蜡0.15-0.25份；硬脂酸钡为0.05-0.25份；石蜡为0.6-0.8份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述医用透明PVC薄膜的原料按重量份数配比如下：PVC100份；马来酸辛基锡0.8-1.2份；硫醇甲基锡1.5-2.5份；二氧化锡3-5份；ACR2-4份；氧化二辛基锡0.5-1.5份；稳定剂2-4份；二月桂酸二正辛基锡4-6份；MBS6-12份；CPE为3-5份；抗氧剂0.35-0.55份；钛白粉为2.5-4.5份；OPE蜡0.18-0.22份；硬脂酸钡为0.1-0.2份；石蜡为0.65-0.75份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述医用透明PVC薄膜的原料按重量份数配比如下：PVC100份；马来酸辛基锡1份；硫醇甲基锡2份；二氧化锡4份；ACR3份；氧化二辛基锡1份；稳定剂3份；二月桂酸二正辛基锡5份；MBS10份；CPE为4份；抗氧剂0.45份；钛白粉为3.5份；OPE蜡0.2份；硬脂酸钡为0.15份；石蜡为0.7份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述稳定剂采用二正辛基-双-（巯乙酸-2-乙基已酯）锡或钙锌稳定剂。
作为本发明的一种优选技术方案：所述抗氧剂采用抗氧剂RD或抗氧剂264。
作为本发明的一种优选技术方案：所述医用透明PVC薄膜的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡、ACR、氧化二辛基锡、稳定剂、二月桂酸二正辛基锡、过氧化二异丙苯、CPE、抗氧剂、钛白粉、OPE蜡、硬脂酸钡和石蜡；
第二步：将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至40-60℃，搅拌5-25min，搅拌速度600-800转/分钟；
第三步：然后加入剩余原料，升温至60-80℃，搅拌10-30min，搅拌速度800-1000转/分钟；
第四步：将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为190-195℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度80-100℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.1-0.3MPa，卷取后包装即可。
 有益效果：
本发明所述一种医用透明PVC薄膜及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品透光率85-95%，杨氏模量40-60MPa；2、纵向拉伸强度18-20MPa，横向拉伸强度19-21MPa；3、纵向伸长率620-660%，横向伸长率600-640%；4、纵向撕裂强度100-120N/mm，横向撕裂强度130-150N/mm，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按照重量份数配比称取PVC100份；马来酸辛基锡0.5份；硫醇甲基锡1份；二氧化锡2份；ACR1份；氧化二辛基锡0.1份；二正辛基-双-（巯乙酸-2-乙基已酯）锡1份；二月桂酸二正辛基锡3份；MBS2份；CPE为2份；抗氧剂264为0.25份；钛白粉为1.5份；OPE蜡0.15份；硬脂酸钡为0.05份；石蜡为0.6份。
将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至40℃，搅拌5min，搅拌速度600转/分钟，然后加入剩余原料，升温至60℃，搅拌10min，搅拌速度800转/分钟。
将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为190℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度80℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.1MPa，卷取后包装即可。
产品透光率85%，杨氏模量40MPa；纵向拉伸强度18MPa，横向拉伸强度19MPa；纵向伸长率620%，横向伸长率600%；纵向撕裂强度100N/mm，横向撕裂强度130N/mm。
 实施例2:
按照重量份数配比称取PVC100份；马来酸辛基锡1.5份；硫醇甲基锡3份；二氧化锡6份；ACR5份；氧化二辛基锡2份；二正辛基-双-（巯乙酸-2-乙基已酯）锡5份；二月桂酸二正辛基锡7份；MBS18份；CPE为6份；抗氧剂264为0.65份；钛白粉为5.5份；OPE蜡0.25份；硬脂酸钡为0.25份；石蜡为0.8份。
将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至60℃，搅拌25min，搅拌速度800转/分钟，然后加入剩余原料，升温至80℃，搅拌30min，搅拌速度1000转/分钟。
将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为195℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度100℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.3MPa，卷取后包装即可。
产品透光率88%，杨氏模量45MPa；纵向拉伸强度18.5MPa，横向拉伸强度19.5MPa；纵向伸长率630%，横向伸长率610%；纵向撕裂强度105N/mm，横向撕裂强度135N/mm。
 实施例3:
按照重量份数配比称取PVC100份；马来酸辛基锡0.8份；硫醇甲基锡1.5份；二氧化锡3份；ACR2份；氧化二辛基锡0.5份；钙锌稳定剂2份；二月桂酸二正辛基锡4份；MBS6份；CPE为3份；抗氧剂264为0.35份；钛白粉为2.5份；OPE蜡0.18份；硬脂酸钡为0.1份；石蜡为0.65份。
将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至45℃，搅拌10min，搅拌速度650转/分钟，然后加入剩余原料，升温至65℃，搅拌15min，搅拌速度850转/分钟。
将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为192℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度85℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.15MPa，卷取后包装即可。
产品透光率90%，杨氏模量50MPa；纵向拉伸强度19MPa，横向拉伸强度20MPa；纵向伸长率640%，横向伸长率620%；纵向撕裂强度110N/mm，横向撕裂强度140N/mm。
 实施例4:
按照重量份数配比称取PVC100份；马来酸辛基锡1.2份；硫醇甲基锡2.5份；二氧化锡5份；ACR4份；氧化二辛基锡1.5份；钙锌稳定剂4份；二月桂酸二正辛基锡6份；MBS12份；CPE为5份；抗氧剂RD0.55份；钛白粉为4.5份；OPE蜡0.22份；硬脂酸钡为0.2份；石蜡为0.75份。
将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至55℃，搅拌20min，搅拌速度750转/分钟，然后加入剩余原料，升温至75℃，搅拌25min，搅拌速度950转/分钟。
将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为194℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度95℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.25MPa，卷取后包装即可。
产品透光率93%，杨氏模量55MPa；纵向拉伸强度19.5MPa，横向拉伸强度20.5MPa；纵向伸长率650%，横向伸长率630%；纵向撕裂强度115N/mm，横向撕裂强度145N/mm。
 实施例5:
按照重量份数配比称取PVC100份；马来酸辛基锡1份；硫醇甲基锡2份；二氧化锡4份；ACR3份；氧化二辛基锡1份；钙锌稳定剂3份；二月桂酸二正辛基锡5份；MBS10份；CPE为4份；抗氧剂RD0.45份；钛白粉为3.5份；OPE蜡0.2份；硬脂酸钡为0.15份；石蜡为0.7份。
将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至50℃，搅拌15min，搅拌速度700转/分钟，然后加入剩余原料，升温至70℃，搅拌20min，搅拌速度900转/分钟。
将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为193℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度90℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.2MPa，卷取后包装即可。
产品透光率95%，杨氏模量60MPa；纵向拉伸强度20MPa，横向拉伸强度21MPa；纵向伸长率660%，横向伸长率640%；纵向撕裂强度120N/mm，横向撕裂强度150N/mm。
 以上实施例中的组合物所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims (6)

1.一种医用透明PVC薄膜，其特征在于所述医用透明PVC薄膜的原料按重量份数配比如下：PVC100份；马来酸辛基锡0.5-1.5份；硫醇甲基锡1-3份；二氧化锡2-6份；ACR1-5份；氧化二辛基锡0.1-2份；稳定剂1-5份；二月桂酸二正辛基锡3-7份；MBS2-18份；CPE为2-6份；抗氧剂0.25-0.65份；钛白粉为1.5-5.5份；OPE蜡0.15-0.25份；硬脂酸钡为0.05-0.25份；石蜡为0.6-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种医用透明PVC薄膜，其特征在于所述医用透明PVC薄膜原料按重量份数配比如下：PVC100份；马来酸辛基锡0.8-1.2份；硫醇甲基锡1.5-2.5份；二氧化锡3-5份；ACR2-4份；氧化二辛基锡0.5-1.5份；稳定剂2-4份；二月桂酸二正辛基锡4-6份；MBS6-12份；CPE为3-5份；抗氧剂0.35-0.55份；钛白粉为2.5-4.5份；OPE蜡0.18-0.22份；硬脂酸钡为0.1-0.2份；石蜡为0.65-0.75份。
3.根据权利要求1所述的一种医用透明PVC薄膜，其特征在于所述医用透明PVC薄膜的原料按重量份数配比如下：PVC100份；马来酸辛基锡1份；硫醇甲基锡2份；二氧化锡4份；ACR3份；氧化二辛基锡1份；稳定剂3份；二月桂酸二正辛基锡5份；MBS10份；CPE为4份；抗氧剂0.45份；钛白粉为3.5份；OPE蜡0.2份；硬脂酸钡为0.15份；石蜡为0.7份。
4.根据权利要求1所述的一种医用透明PVC薄膜，其特征在于：所述稳定剂采用二正辛基-双-（巯乙酸-2-乙基已酯）锡或钙锌稳定剂。
5.根据权利要求1所述的一种医用透明PVC薄膜，其特征在于：所述抗氧剂采用抗氧剂RD或抗氧剂264。
6.一种权利要求1所述医用透明PVC薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：按照重量份数配比称取PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡、ACR、氧化二辛基锡、稳定剂、二月桂酸二正辛基锡、过氧化二异丙苯、CPE、抗氧剂、钛白粉、OPE蜡、硬脂酸钡和石蜡；
第二步：将PVC、马来酸辛基锡、硫醇甲基锡、二氧化锡和CPE投入反应釜中加热至40-60℃，搅拌5-25min，搅拌速度600-800转/分钟；
第三步：然后加入剩余原料，升温至60-80℃，搅拌10-30min，搅拌速度800-1000转/分钟；
第四步：将混合后的物料投入单螺杆挤出机中挤出，料筒温度：170-175℃，180-185℃，175-180℃，模具为190-195℃，一次成型后的厚管通过二次膨胀定型套时，循环热水温度80-100℃，薄膜二次膨胀充气压力为0.1-0.3MPa，卷取后包装即可。
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